電子同時具有電荷與自旋兩個內稟自由度， 它們是物質世界各種各樣的物理和化學性質的根源。 例如， 電子電荷在電場下的遷移產生了電導， 而電子自旋在空間的有序排列則導致了磁性。 應用電子的電荷自由度開創了人類的微電子時代。 隨著摩爾定律走向盡頭， 同時為了增強器件的多功能性， 人們逐漸將目光轉向利用電子的自旋自由度。 將電子的自旋植入電子器件進行資訊處理的方法即為自旋電子學。 相對于傳統的微電子學器件， 自旋電子學器件具有一些潛在的優勢， 比如運算速度快、集成度高，
在發展高性能自旋電子學器件的過程中， 至少有3個基本的科學問題必須得到很好地解決：自旋的產生和注入， 自旋的長程輸運， 自旋的調控以及探測。 這些問題的解決， 一方面需要依靠器件設計與優化技術的發展， 另一方面在於尋找具有特定自旋電子學性質的功能材料， 例如磁性半導體材料、半金屬材料等。 目前， 在實驗和理論上已經有不少自旋電子學材料被相繼提出， 然而它們與實際應用還存在較大的距離， 這類材料的發展之路仍然任重而道遠。
由中國科學技術大學李星星博士和楊金龍教授共同撰寫的綜述文章“自旋電子學材料的第一性原理設計”（http://nsr.oxfordjournals.org/content/3/3/365）在《國家科學評論》2016年第3期發表。