電流なしで磁石に吸着!らせん状キラル分子の新原理を発見~不斉合成や分子生物学への応用に期待~

2025-10-30 東京大学,産業技術総合研究所,名古屋大学,大阪公立大学,分子科学研究所

東京大学物性研究所の長谷川繁樹教授らは、電流を流さずにらせん構造(キラリティ)を持つ有機分子が磁石に吸着する現象を発見した。これまで磁性吸着には電荷移動が必要と考えられていたが、研究チームは分子の「電気双極子」と磁性体表面のスピンとの相互作用による新原理を実証。分子の左右性(鏡像異性体)によって吸着方向が反転することも確認された。この成果は、触媒の不斉合成制御やDNAなど生体分子の磁気応答研究に応用が期待される。論文は『Nature Physics』誌に掲載。

電流なしで磁石に吸着!らせん状キラル分子の新原理を発見~不斉合成や分子生物学への応用に期待~
キラル分子が磁石に吸着する新原理

<関連情報>

分子振動によって駆動されるスピン分極はキラル分子のエナンチオ選択性につながる Spin polarization driven by molecular vibrations leads to enantioselectivity in chiral molecules

Shinji Miwa, Tatsuya Yamamoto, Takashi Nagata, Shoya Sakamoto, […] , and Tatsuhiko Ohto
Science Advances  Published:29 Oct 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adv5220

Abstract

Chirality-induced spin selectivity (CISS) encompasses phenomena such as magnetoresistance and enantiomer separation using ferromagnets. It has recently received notable attention. Despite this growing interest, the microscopic mechanisms driving CISS remain a subject of intense debate. This paper complements and extends the prevailing interpretation that attributes CISS primarily to the electric current in chiral molecules. We propose that molecular vibrations drive spin polarization in chiral molecules and play a critical role in CISS. Our results suggest that magnetic interactions between chiral molecules and ferromagnets, analogous to interlayer exchange coupling, provide a physically consistent mechanism for the observed selectivity. Specifically, we demonstrate that molecular vibrations facilitate the alignment of spin angular momentum dependent on chirality in the presence of an external magnetic field, which is a prerequisite for exchange coupling. These findings necessitate reevaluating spin dynamics, expanding its relevance beyond traditional solid-state physics to fields such as chemical reactions, molecular biology, and drug discovery.

1700応用理学一般
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