電子の動きで物質に「利き手」を生み出す~左右の高速制御で創薬・光学技術へ~

2026-02-17 日本原子力研究機構,東京都立大学

日本原子力研究開発機構東京都立大学の研究チームは、原子配列が左右対称な結晶でも電子の運動だけが左右差を持つ新概念「純電子的カイラリティ(PEC)」を理論提案した。従来は構造的カイラリティが必要とされたスピン分裂やカイラルフォノンが、電子の“利き手”のみで発現し得ることを示した。電子は軽く外場で高速制御可能なため、右手型・左手型の瞬時切替が期待され、光学デバイスの省エネ高速化や創薬における鏡像異性体の識別・作り分け技術への応用が見込まれる。成果は『Physical Review Letters』に掲載。

電子の動きで物質に「利き手」を生み出す~左右の高速制御で創薬・光学技術へ~
純電子的カイラリティの概念。左右対称な結晶で電子の動きによって左右の差が生じる

<関連情報>

構造カイラリティを伴わない純電子的カイラリティ Purely Electronic Chirality without Structural Chirality

Takayuki Ishitobi and Kazumasa Hattori
Physical Review Letters  Published: 4 February, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/dc1q-xzbd

Abstract

We introduce the concept of purely electronic chirality (PEC), which arises in the absence of structural chirality. In condensed matter physics and chemistry, chirality has conventionally been understood as a mirror-image asymmetry in crystal or molecular structures. We demonstrate that certain electronic orders exhibit chirality-related properties without atomic displacement. Specifically, we investigate quadrupole orders to realize such purely electronic chirality with handedness that can be tuned by magnetic fields. As a representative example, we analyze a model featuring 120° antiferro quadrupole orders on a distorted kagome lattice, predicting various chirality-related responses in the nonmagnetic ordered phase of URhSn. Furthermore, as a phonon analog, chiral phonons can emerge in achiral crystals through coupling with the PEC order. Our results provide a distinct origin of chirality and a fundamental basis for exploring the interplay between electronic and structural chirality.

1701物理及び化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました