電気電子工学系 三浦良雄 教授らの研究グループは、水素原子が持つ電子スピン^（注1）の向きによって、金属表面での化学反応の起こりやすさが大きく変化することを明らかにしました。本研究グループは、電子スピンの向きをそろえた水素原子ビームを用い、強磁性体であるニッケル^（注2）表面に水素原子を照射しました。その結果、水素原子のスピンがニッケル表面の磁化に対して垂直に向いている場合、平行な場合に比べて水素の吸着が大幅に抑制されることを見いだしました。また、表面に吸着した水素原子と入射水素原子とが反応して水素分子を生成する引き抜き反応においても、同様のスピン依存性を確認しました。これまで表面化学反応では原子・分子の並進・振動・回転運動の影響が詳しく研究されてきましたが、本研究は電子スピンも反応性を左右する重要な自由度^（注3）であることを示すものです。磁場を用いてスピンを制御することで、表面反応を制御する新たな手法につながることが期待されます。

ニッケル表面におけるスピンの向きに依存した水素吸着

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本研究成果は、2026年9月3日付（日本時間）で学術誌『Nature Communications』にオンライン掲載されました。

用語解説：
（注1）スピン
電子や原子などの粒子が持つ、量子力学的な性質の一つ。角運動量の次元を持ち、しばしば粒子の自転になぞらえて理解される。粒子の磁気モーメントの起源であり、外部磁場に対する向きで粒子のエネルギーが異なる。

（注2）ニッケル
強磁性を示す金属材料の一つ。炭化水素への水素付加反応の触媒として用いられ、またニッケル・水素蓄電池などの二次電池正極材料や、水素を吸蔵する水素吸蔵合金の材料として利用される。

（注3）分子の自由度
分子の運動や状態を特徴づける性質。空間を移動する並進運動、分子内の原子間距離が変化する振動運動、分子の向きが変化する回転運動などがある。これらに加えて、電子や原子核のスピンも内部自由度の一つである。

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