spinnriktningen

Spinnriktningen är orienteringen av kvantpartiklars inneboende vinkelmoment, särskilt elektronens spin, i ett fysiskt system. För en enskild elektron kan spinnriktningen beskrivas som en riktning på Bloch-sfären, eller som två möjliga tillstånd, upp och ned. I praktiken används spinnriktningen också som mått på spinpolarisation i ett material, definierad som P = (N↑ − N↓)/(N↑ + N↓).

I magnetiska material uppvisar spinnriktningen ofta långräckande ordning: i ferromagnetiska ämnen är domäner där spinninriktningarna är parallella, medan de i antiferromagnetiska material är antiparallella och ger liten eller noll total magnetisering. Spinnriktningen kan vara i olika riktningar och kan variera över rummet i form av spinnstrukturer som domänväggar eller skyrmioner.

Orsaker till spinnriktningen och dess kontroll inkluderar exchange- och anisotrof krafter samt spin–orbit-interaktion, samt yttre faktorer som magnetfält, temperatur och nanostrukturella egenskaper. I teoretiska modeller beskrivas spinnriktningen ofta med magnetiska energifunktionaler som tar hänsyn till sådana bidrag och till Zeeman-kraften i närvaro av fält. Styrning av spinnriktningen är central i spintronik, där manipulation av spinpolarisation möjliggör funktioner i minnes- och logikkretsar.

Mätning av spinnriktningen görs med tekniker som magneto-optisk Kerr-effekt (MOKE), spin-resolerad fotoelektronspektroskopi (SRPES) och spinpolariserad tunnelingmikroskopi (SP-STM).

Användningar av kunskap om spinnriktningen omfattar spintroniikens enheter såsom magnetoresistiva minnen (MRAM), sensorer och logiska komponenter där spinens riktning och dess kontroll är avgörande.