超伝導体中の準粒子スピン流による巨大スピンホール効果の観測に成功
― 次世代超伝導スピントロニクス素子実現に道筋―
発表者：
若村 太郎（東京大学物性研究所 特任研究員）
赤池 宏之（名古屋大学工学研究科 准教授）
大森 康智（東京大学物性研究所 博士課程1年）
新見 康洋（研究当時：東京大学物性研究所 助教、現大阪大学理学研究科 准教授）
高橋 三郎（東北大学金属材料研究所 助教）
藤巻 朗 （名古屋大学工学研究科 教授）
前川 禎通（日本原子力研究開発機構先端基礎研究センター センター長）
大谷 義近（東京大学物性研究所 教授）
発表のポイント：
- 超伝導体中でのスピンホール効果の観測に初めて成功した。
- 超伝導状態では常伝導状態に比べスピンホール効果が2000倍以上増大することを発見した。
- 微小なスピン流から大きな信号を取り出せることから、スピン検出素子や次世代スピントロニクス素子の実現への貢献が期待される。
発表概要：
現在私たちの身の回りで活躍する電子機器の多くは、電子が持つ「電荷」を利用して情報を伝達・制御しています。一方で近年、このような電子の電荷を用いる「エレクトロニクス」に代わり、電子が持つ「スピン」を利用したエレクトロニクスである「スピントロニクス」という分野が注目を集めています。スピントロニクスは、電荷を伴わない電子のスピンの流れである「純スピン流」を利用することでスピンによる情報の制御や伝達を可能にし、電流により生じる発熱を抑制することが出来るため、より少ないエネルギーで駆動する新たなエレクトロニクスデバイスの実現に大きく貢献することが期待されています。
このようにスピントロニクスにおいて重要な役割を果たす純スピン流は、「スピンホール効果」を用いて生成、検出することが可能です。スピンホール効果は、その大きさが物質によって異なり、効果が大きなものほどより効率的な純スピン流の生成、検出が可能なため、現在様々な物質においてスピンホール効果の評価が行われています。東京大学物性研究所の大谷義近教授らの研究グループは、これまで着目されて来なかった超伝導体を用いてスピンホール効果の測定を行い、超伝導状態において初めてスピンホール効果を観測することに成功しました。さらに超伝導体中の特徴的な電子構造を用いることにより、超伝導状態では通常の電気伝導状態（常伝導状態）に比べスピンホール効果が2000倍以上増大することを発見しました。この効果を用いることで微小な純スピン流から大きな信号を効率的に取り出すことが可能になるため、今後のスピン論理回路や次世代スピントロニクス素子の実現に大きく寄与することが期待されます。
この研究成果は、Nature Materials誌（5月18日付け：日本時間5月19日）に掲載されます。
| 参考部門・拠点： | 先端基礎研究センター |