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摘要：研究小组成功开发出世界上首个能分辨空间、自旋、角度的光电子能谱（显微SARPES）装置，可以分辨数微米的微小空间，并超精密地观察电子和自旋运动，将测量时间从数小时缩短至几十分钟左右。

关键词：电子、自旋、显微SARPES、扫描式显微镜、拓扑绝缘体

广岛大学和量子科学技术研究开发机构（QST）成功开发出世界上首个能分辨空间、自旋、角度的光电子能谱（显微SARPES）装置，可以分辨数微米的微小空间，并超精密地观察电子和自旋运动。

图：研究小组在广岛大学放射光科学研究中心（HiSOR）开发的显微SARPES装置的示意图

实现物联网信息终端的超省电化和高性能化的自旋电子学受到期待，其中拓扑绝缘体中的自旋流备受关注。然而，由于难以从微观角度观察物质内电子的自旋运动，目前尚不存实验技术能够明确在集成化到微米尺度情况下的自旋流行为。

研究小组成功开发出世界上首个将自旋检测与显微镜相结合的显微SARPES。这种显微SARPES是一项新的实验技术，通过将低速电子线衍射型自旋检测器与深紫外激光相结合，大幅提高了自旋检测的实验效率，而且将深紫外激光汇集到数微米尺度，使其具备扫描式显微镜的功能。

在以往的实验技术中，观察拓扑绝缘体的典型——碲化铋（Bi₂Te₃）的自旋流需要数小时的测量，而该研究小组通过使用自旋检测高效化的显微SARPES，将观察时间缩短到几十分钟左右。

此外，研究人员利用显微SARPES的显微镜和自旋检测，揭示了在含有多元素的特殊拓扑绝缘体PbBi₄Te₄S₃的微小表面上发生不同自旋流的情况。

研究小组表示，该研究成果将为实现超省电和信息集成化的自旋电子学技术的发展做出贡献，有望成为解决世界范围内普遍存在的能源问题的突破口。

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一种能够观察电子及其自旋的扫描式显微镜