图 1：电子自旋受电子运动（通过自旋轨道耦合）和与其他电子的相互作用（通过库仑效应）的影响。图片来源：Mari Ishida；RIKEN 紧急物质科学中心
　　在一项有助于识别奇异量子态的发现中，RIKEN 的物理学家已经看到了在高质量量子材料中影响电子行为的强烈竞争因素。
　　电子有一种叫做自旋的特性，可以粗略地认为它是电子绕轴旋转。当电子移动时，它的运动和自旋可以通过一种称为自旋轨道耦合的效应联系起来。这种效应很有用，因为它提供了一种根据电子的自旋从外部控制电子运动的方法——这是一项名为自旋电子学的新兴技术的重要能力，该技术正在寻求使用电子自旋来实现低功耗信息处理。
　　自旋轨道耦合是量子物理学和相对论的复杂组合，但通过设想一个圆形足球会变得更容易理解。＂如果一名足球运动员踢球，它会沿直线飞行，＂理化学研究所紧急物质科学中心的丹尼斯·马连科解释说。＂但如果球员给球一些旋转或旋转，它的路径就会弯曲。＂ 球的轨迹和它的旋转运动是相连的。如果它的旋转方向相反，球的路径将向相反的方向弯曲。
　　与足球不同，电子也会相互相互作用：例如，两个带负电的粒子会相互排斥。这种相互排斥和自旋轨道相互作用相互竞争：前者可以使电子的自旋与其他电子的自旋对齐，而后者试图将电子的自旋与其运动对齐。
　　＂这种相互作用最近引起了很多兴趣，因为它可能导致新的电子和自旋相的出现，这可能会用于未来的量子技术，＂ Maryenko 说。＂因此，了解相互作用的基本原理很重要。＂ 但同时识别这两种影响是非常困难的。
　　现在，Maryenko 和他的同事们已经成功地解决了这两种影响。
　　他们研究了被困在两种半导体（氧化镁锌和氧化锌）之间的电子。由于系统中的原子杂质很少，因此电子之间有很强的相互作用。研究人员可以通过改变镁含量来控制自旋轨道耦合的强度。＂我们仔细研究了施加磁场时样品电阻的变化，＂ Maryenko 说。通过这种方式，他们能够同时识别签名自旋-轨道和相互排斥，由于电子的电荷。
　　因此，这种高质量的材料系统代表了测试理论预测的重要资源，并为在强电子相关机制中发展自旋电子现象开辟了道路。

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