分子科学研究所(IMS)研究人员成功解决了困扰学界二十年的金表面电子自旋方向争议。研究团队借助UVSOR同步辐射装置的先进光电子动量显微镜(PMM)，获取了Au(111)肖克利表面态完整二维图像，运用基于投影的测量方法，绘制出电子自旋与轨道形状，相关成果发表于《日本物理学会志》。

实验明确证实了拉什巴效应，即电子运动与自旋耦合。从真空侧观察，外层电子带呈现顺时针(cw)自旋纹理，内层电子带呈现逆时针(ccw)自旋纹理。此前，因实验装置、坐标系和分析惯例差异，文献中关于电子环旋转方向的报告存在矛盾分配。IMS团队利用改进的高效成像技术，克服了这些模糊问题。

实验中，双半球分析器PMM能同时捕获电子动量和能量的宽广二维分布图。为检测自旋，显微镜配备的自旋旋转器位于二维自旋过滤器(Ir(001)晶体)前，可在不移动样品时获取两个相反自旋灵敏度图像，实现快速、符号校准映射。同时，用铁磁性Ni(110)参考样品验证系统校准，确保检测到的自旋信号对应绝对物理方向。宽场差分图像突出自旋相反电子对比，证实了自旋分配。此外，研究团队还确定了构成表面态的主要6s和6p原子轨道，并通过验证轨道选择规则证实了结果。这项工作建立了稳健、可靠的自旋分辨光电子发射参考数据集，为开发高效自旋电子器件奠定基础。

更多信息： Fumihiko Matsui 等人，《利用光电子动量显微镜测定 Au(111) 表面态的自旋和轨道极化》，《日本物理学会志》 (2025)。