【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.31】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23MS5014
利用課題名 / Title
キラリティーと結合した局所量子伝導の検出
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
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)
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）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）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
キーワード / Keywords
キラル構造体, CISS効果, 機能性デバイス
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)
佐藤 拓朗
所属名 / Affiliation
分子科学研究所 協奏分子システム研究センター（山本G）
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
Malatong Ruttapol,Urban Adrian Joe,Wu Dongfang,山本 浩史
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本課題は、対称性と結合した新奇な伝導現象を検出し、そのミクロな起源を明らかにするとともにデバイスへの展開を目指したものである。特に、近年注目を集めているキラルな対称性に注目し、キラル構造体を電子が通過した際に生じる自発的な巨大スピン偏極現象(CISS効果)の実験的な観測に取り組んだ。具体的には、強磁性電極と組み合わせた局所伝導度測定を行い、CISS効果が局所磁気抵抗に及ぼす影響を定量的に評価した。
実験 / Experimental
具体的な対象物は、電極基板上に形成した自己組織化キラル単分子膜や、Physical Vapor Deposition(PVD)法で作成したらせん超分子である。AFMを用いた局所伝導測定と、磁性基板を組み合わせ、磁性基板を偏極させた状態で、AFMチップと下部磁性電極との間に流れる電流を詳細に調べた。磁性体の向きの制御は、磁性基板の下に配置した外部制御可能な磁石を用いて行った。
結果と考察 / Results and Discussion
複数の異なるキラル物質において、磁性基板の偏極の向きを反転させることで、流れる電流に有意な変化が見えることが明らかになった。さらに、その変化の符号は、測定した分子のキラリティーに強く依存することから、CISS現象を明確に検出できたと考えている。前年度に引き続き、外部制御可能な磁石を用いることで、磁性体基板の磁化方向を測定短針および測定試料を動かすことなく反転させることができるという強みを生かして、CISS効果の定量的な評価を行うことができた。今回確立した手法は、引き続き他の試料に適用していく予定である。
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)
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)
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Hiroki Aizawa, Enantioselectivity of discretized helical supramolecule consisting of achiral cobalt phthalocyanines via chiral-induced spin selectivity effect, Nature Communications, 14, (2023).
DOI: 10.1038/s41467-023-40133-z
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Ruttapol Malatong, Highly Durable Spin Filter Switching Based on Self‐Assembled Chiral Molecular Motor, Small, 19, (2023).
DOI: 10.1002/smll.202302714
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Yoshitaka Kawasugi, Strain-induced massless Dirac fermion state of the molecular conductor α-(BEDT-TTF)2I3, Applied Physics Letters, 122, (2023).
DOI: 10.1063/5.0141023
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Adrian Joe Urban, Strong and Tunable Near‐Infrared Circular Dichroism in Helical Tetrapyrrole Complexes, Chemistry – A European Journal, 29, (2023).
DOI: 10.1002/chem.202300940
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 佐藤 拓朗, 山本 浩史 “カイラルな有機超伝導体における巨大非相反伝導と超伝導ダイオード効果”日本物理学会2024年春季大会オンライン
- Takuro Sato and Hiroshi M. Yamamoto “Emergent spin-momentum locking and triplet-mixed Cooper pairs in a chiral organic superconductor” International Symposium on Quantum Electronics, 2024年2月13日, Ito International Research Center, The University of Tokyo
- 佐藤 拓朗“有機キラル超伝導におけるスピン三重項混成” ISSPワークショップバイス活用で臨む有機伝導体の未来, 2024年3月26日, 物性研究所
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：0件