キラルイオンゲート技術を世界初実証~分子対称性によるトポロジカル表面磁性の超省電力制御に成功~

2025-10-14 東京大学

東京大学生産技術研究所の松岡秀樹特任助教・金澤直也准教授らは、キラル(左右非対称)なイオン液体を用いた「キラルイオンゲート」技術を世界で初めて実証した。トポロジカル強磁性薄膜FeSi(111)に適用し、従来の非キラル分子では見られないゼロ磁場下での磁気ドメイン自発偏極を観測。分子キラリティが有効磁場を誘起することを示した。これは分子対称性を利用した新たな磁性制御原理であり、スピントロニクスの超省電力化に道を開く成果である。

キラルイオンゲート技術を世界初実証~分子対称性によるトポロジカル表面磁性の超省電力制御に成功~
キラルイオンゲートによる二次元磁性表面の制御

<関連情報>

キラルイオンゲーティングによる二次元強磁性の電場制御 Electric-Field Control of Two-Dimensional Ferromagnetic Properties by Chiral Ionic Gating

Hideki Matsuoka,Amaki Moriyama,Tomohiro Hori,Yoshinori Tokura,Yoshihiro Iwasa,Shu Seki,Masayuki Suda,and Naoya Kanazawa
Nano Letters  Published October 10, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c03884

Abstract

Chiral molecular systems offer unique pathways to control spin and magnetism beyond conventional symmetry operations. Here, we demonstrate that chiral ionic liquids enable the electric-field modulation of two-dimensional (2D) ferromagnetism in FeSi(111) thin films via electric double-layer transistor gating. FeSi hosts chemically stable, surface-confined ferromagnetism without bulk moments, making the interfacial spins highly responsive to chiral-ion adsorption. Using both achiral and chiral ionic liquids, we systematically compare the electrochemical and electrostatic gating effects. While both gating modes modulate magnetic properties such as anomalous Hall conductivity and coercive field, only chiral ionic gating biases the ratio of up- and downmagnetized domains in a handedness-dependent manner, evidencing chirality-induced symmetry breaking. This work establishes chiral ion gating as a novel strategy for controlling magnetic order and opens new directions for chiral spintronics.

0403電子応用
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