【公開日：2025.07.16】【最終更新日：2025.07.16】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22MS0015

利用課題名 / Title

キラル誘起スピン選択性を用いたキラル物質の評価および検出

利用した実施機関 / Support Institute

自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

ARIM半導体基盤PF関連課題 / Related to ARIM-SETI

指定なし/No Designation

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies

キーワード / Keywords

キラル物質, キラリティ検出, スピン検出,スピン制御/ Spin control

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

戸川 欣彦

所属名 / Affiliation

大阪公立大学大学院工学研究科 電子物理系専攻

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

門田 健太,内海 翔陽,村中 将来

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

山本 浩史

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

MS-301：有機FET

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

これまでの協力研究を通じて《無機キラル結晶が示すキラル誘起スピン選択性効果》を実証してきた。本研究ではこれまで培ってきたキラル物質群が示すスピン偏極特性に関する知見を活かして、１）キラリティ純度の評価法、および、２）電気的キラリティ検出法　の開発を試みる。

実験 / Experimental

無機キラル結晶などから成る電気計測用デバイスを作製し、キラルな構造が発するスピン偏極状態を評価し、スピン偏極状態の生成効率など基本特性を調べた。また、溶液中に分散するキラル物質へ本検出原理の適応を試みた。

結果と考察 / Results and Discussion

電気計測用デバイスをダイカルコゲナイド結晶、ダイシリサイド結晶、水晶基板などのキラル物質を用いて作製した。逆スピンホール効果を利用するデバイス構造とした。また、アキラル結晶や不活性電極などを用いて参照実験用デバイスを作製した。これらのデバイスを用いてスピン偏極状態の生成効率など基本特性を調べている。加えて、単結晶、多結晶、粉体などの試料形態に対してデバイス作製と性能評価を進めた。一方、共同研究を進めている分子研・山本グループでは分子キラル構造を用いたデバイスの性能評価にて大きな進捗があった。今後、無機結晶系と分子系デバイスの比較を進めて、キラル誘起スピン選択性のメカニズム解明を目指す。並行して、溶液中に分散するナノ粒子や溶解したキラル物質への適応を試みている。流路デバイスを作製し、デバイス評価を進めている。なお、装置開発室施設利用を同時申請し(JPMXP1222MS3006)、流路作製に関する技術支援を受けた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

・参考文献
A. Inui et al., PRL 124, (2020) 166602/1-6.
Y. Nabei et al., APL 117, (2020) 052408/1-5.
K. Shiota et al., PRL 127, (2021) 126602/1-5.
H. Shishido et al., APL 119, (2021) 182403/1-6.・謝辞
木村幸代様、近藤聖彦様（分子研装置開発室）に感謝します。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Yusuke Kousaka, Chirality-selected crystal growth and spin polarization over centimeters of transition metal disilicide crystals, Japanese Journal of Applied Physics, 62, 015506(2023).
   DOI: 10.35848/1347-4065/aca8e2
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 戸川欣彦,“物質カイラリティと巨視的スピン応答”2022年度夏学期 第2回駒場物性セミナー, 令和４年５月１３日．
2. 戸川欣彦,“無機系CISSの開拓と展望”ISSPワークショップ「カイラル物質科学の新展開」, 令和４年１２月２３日．
3. 戸川欣彦,“キラリティとスピン：物質科学の視点から”学術変革領域研究「キラル光物質科学」＋自然科学研究機構新分野創成センター ワークショップ「キラルな光とキラルな物質」, 令和５年３月１日．
4. 戸川欣彦,“Macroscopic spin polarization and transport over chiral materials”日本磁気学会スピントロニクス専門研究会「CISS」, 令和５年３月１３日．

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：3件