生命のキラリティを共有する次世代半導体の実用性向上(Next-gen semiconductors that share life’s handedness just got more practical)

2026-04-27 バッファロー大学(UB)

バッファロー大学の研究チームは、生体分子と同様の「キラリティ(左右性)」を持つ次世代半導体材料の実用化に向けた新手法を開発した。従来、この種の半導体は合成が難しく安定性や効率に課題があったが、本研究では分子設計と材料制御を最適化することで、より安定で機能性の高いキラル半導体の作製に成功した。これにより、電子のスピンや光の偏光を制御する特性が向上し、スピントロニクスや光電子デバイスへの応用が期待される。また、生体分子との相互作用が高い特性から、バイオセンサーや医療診断分野への展開も見込まれる。今回の成果は、キラル材料の工学的利用を大きく前進させるものであり、新しい電子材料設計の方向性を示す。

<関連情報>

電荷移動状態を介したキラルペロブスカイトから分子ドーパントへのキラリティ伝達 Chirality transfer from chiral perovskite to molecular dopants via charge transfer states

Guan-Lin Chen,Hsinhan Tsai,Reshna Shrestha,Aaron Forde,Matthew R. Crawley,Cunyi Wei,Kai-Wei Tseng,Zhe-Yu Liu,Chi-An Dai,Xiao Tong,Mircea Cotlet,Leeyih Wang,Sergei Tretiak & Wanyi Nie
Nature Communications  Published:10 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-70362-x

生命のキラリティを共有する次世代半導体の実用性向上(Next-gen semiconductors that share life’s handedness just got more practical)

Abstract

Chiral perovskites are semiconductors with broken mirror symmetries. Their photo responses are often constrained in the UV range. In this work, we demonstrate that doping 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane in the chiral perovskite matrix introduces a visible light absorption feature through the emerging charge-transfer electronic states. These charge-transfer states exhibits circular dichroism inherited from the chiral host, indicating effective chirality transfer from host to guest component via electronic coupling. Quantum-chemical modeling identifies a strong wave function overlap between an electron and a hole of the guest-host in a closely packed crystal configuration promoting the charge transfer state’s optical activity. We further integrate the doped chiral perovskite film into photodetectors and demonstrate a selective detection of circularly polarized light in both UV and visible regions. Our results suggest a universal approach of introducing visible photo absorption states to the chiral matrix to broaden the optical active range while enhancing the electrical conductivity.

0403電子応用
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