大阪府立大学

「スピンを噴き出すキラルな結晶」磁石を使わず検出可能に!―米物理学会「Physical Review Letters」に論文掲載―

更新日:2020年4月22日

キラル結晶結晶構造等の画像

図:キラル結晶CrNb3S6のデフォルメした結晶構造とキラル物質におけるスピン偏極現象の模式図。原子レベルの極微のらせん構造はスピン偏極した電流(電子の流れ)を生み出す。

大阪府立大学と分子科学研究所と放送大学と東邦大学において、戸川 欣彦 教授(大阪府立大学)と山本 浩史 教授(分子科学研究所)と岸根 順一郎 教授(放送大学)と大江 純一郎 教授(東邦大学)らの研究チームが、磁性を持たないキラル結晶がスピン偏極電流を生み出すことを世界で初めて見出しました。

結晶には磁気がないにもかかわらず、スピンが噴き出し、結晶内を伝わります。この現象は電気的に引き起こし、また、検出することができ、磁石や磁場を用いる必要がありません。結晶がキラルであることのみに由来する効果と考えられ、多様なキラル物質が示す普遍的な性質を明らかにする基礎学術的に重要な研究成果です。

アメリカ物理学会が発刊する「Physical Review Letters」誌に掲載されました。

論文タイトル「Chirality-Induced Spin-Polarized State of a Chiral Crystal CrNb3S6

本研究のポイント

  • 磁性を持たないキラル結晶がスピン偏極電流を生み出すことを世界で初めて見出しました。
  • 固体結晶において磁石や磁場を用いずにスピン偏極状態を電気的検出することに成功しました。
  • キラル結晶に現れるスピン偏極状態が結晶全体で頑強に保たれていることを見出しました。
  • キラル結晶構造の左右の違いを判別することができます。
  • 結晶を含む多様なキラル物質においてスピン偏極現象が普遍的に成立することを示しています。

研究助成資金等

本研究はJSPS科研費基盤研究(JP17H02767、JP17H02923、JP19K03751、JP19H00891)の助成と豊田理化学研究所の特定課題研究による研究支援を受けて行いました。

お問い合わせ

大阪府立大学 大学院工学研究科 電子数物系

教授 戸川 欣彦

Tel 072-254-8216 Eメール y-togawa[at]pe.osakafu-u.ac.jp[at]の部分を@と変えてください。