スピン流とは？

なんのことでしょうか．
詳しい方いらっしゃいませんか？

No.3 ベストアンサー 回答者： eatern27 回答日時： 2012/03/18 21:47

>物理量では無いと説明されていたのですが・・

どういう意味で「物理量ではない」という表現になったのか分かりませんので、これについてはコメントできませんが、

実際にスピン(角運動量)は輸送されているのですから、スピンの流れがあると考える事自体は問題ないはずです。ただ、電荷とは違ってスピンがスカラーではない事や保存量でないせいで、「スピン流」をきちんと定義するのは思いのほか難しいようですね。


スピン流を直接的に利用したデバイスとして簡単に思い浮かぶものとしてはMRAMなどへの書き込みとかでしょうが。現時点で製品にはなっていなかったと思いますが。

No.2 回答者： reglus 回答日時： 2012/03/18 18:37

概念だけ、高校の化学の範疇くらいで書きますね。

原子核の周りを飛んでいる電子には軌道があります。一つの軌道には二つの電子が入ります。二つの電子は、電子自体の自転の向きが違います。この向きの事をスピン（スピン量子数）と呼びます。

このスピンを交換してエネルギー伝播を行うのがスピン流なのですが、これだけではわからないですよね。

話が少し飛びますが、電気を通す金属のような「導体」と、電気を通さないプラスチックのような「絶縁体」の大きな違いは、表面を自由に飛びまわれる電子の有無になります。自由に飛びまわれる電子の移動によって、エネルギーが伝えられ、その現象を電流と呼びます。

導体の中で電流を生み出している電子ですが、持っているスピンはバラバラです。もし電流のスピンを一定の向きに出来たら、電流の向きで情報を伝えているコンピュータなどが、スピンの数だけ（つまり2倍に）性能アップしそうだと思いませんか？

スピンの向きは磁力によって決める事が出来るため、磁石の中に電流を流したり、磁場をうまく使えばスピン流をコントロールすることが出来ます。

スピン流という言葉を最近ちらほら耳にするようになったのは、電流は流れない絶縁体でスピン流を流す研究成果が発表されたためです。スピン流自体は電流ではないため、電子自体が自由に移動出来なくとも、スピンの向きだけを伝えてあげる事でエネルギー伝播が出来る可能性を示したものです。

この回答への補足

丁寧な説明ありがとうございます！

非常にイメージしやすい説明で
背景や今後の展望なども想像することができました！

あと気になったのですが，
スピン流自体を使用するデバイスは考えられているのでしょうか？

スピンFETやMRAM等がスピントロニクスデバイスとして存在するようですが
スピン流を応用できる素子については，調べてもわかりませんでした．

reglus さんはそういったデバイスは何かご存知でしょうか．

補足日時：2012/03/18 19:28

No.1 回答者： eatern27 回答日時： 2012/03/18 18:22

スピンの流れの事です。

この回答への補足

ありがとうございます！
読んで字の如しですね．

物理量では無いと説明されていたのですが・・
概念的なものなのか，本当に存在するものなのかどっちなのかご存知でしょうか．

補足日時：2012/03/18 19:30