化学結合なしで電気的に半導体をキラル化~「電気的キラリティ制御」という新パラダイムを開く~

2025-12-15 東京科学大学

本研究は、非キラルな半導体表面に対し、化学結合を介さず電気的手法のみでキラリティを誘起する新技術を実証した。キラル分子イオンを含むイオン液体を用いた電気二重層トランジスタを構築し、電場制御によってキラル分子イオンを半導体MoS₂表面へ可逆的に吸着させた。その結果、界面電子状態においてキラリティ誘起スピン選択性(CISS)や磁気キラル効果が観測され、キラルな電子状態の形成が確認された。本手法は化学修飾を必要とせず、電気信号のみでキラル/アキラル状態を切り替え可能であり、「電気的キラリティ制御」という新たな概念を提示する。スピントロニクスや光電子デバイスなどへの応用が期待される。

化学結合なしで電気的に半導体をキラル化~「電気的キラリティ制御」という新パラダイムを開く~
分子吸着によるキラル電子状態の創出

<関連情報>

光学的に純粋なイオン吸着の電気的制御によるアキラル導電性界面における近接誘起キラリティー Proximity-induced chirality at the achiral conductive interface by electrical control of enantiopure ion adsorption

Po-Jung Huang, Yoshio Ando, Miuko Tanaka, Yukito Nishio, […] , and Kouji Taniguchi
Science Advances  Published:21 Nov 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adx2281

Abstract

Chirality manipulation of materials has attracted substantial interest in a wide variety of fields in science and technology. Chiral molecular adsorption is a distinct approach for inducing chirality in achiral systems such as organic-inorganic hybrid compounds and nanomaterials. With the proximity effect of adsorbed chiral molecules on inorganic systems in mind, we demonstrate the artificial introduction of chirality to an achiral molybdenum disulfide surface by controlling the adsorption of enantiopure molecular cations via an electric double-layer transistor with chiral ionic liquids. In the electric field–induced conductive interface of molybdenum disulfide, the generation of chirality was confirmed by observing chirality-induced spin selectivity and electrical magnetochiral effect, which are different types of chirality-dependent charge-transport phenomena. The proximity-induced chirality realized in this study via ion-controlled electronics has the potential to advance an emergent academic field called “chiral iontronics” and expand the development of electrically controllable chirality-induced functionalities beyond this work.

0403電子応用
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