?キラルなイオン液体を用いたゲートデバイスでトポロジカル强磁性表面の制御を行い、キラリティに由来するドメインの自発偏极を実証しました。
?従来の贰顿尝罢はキラリティの无い分子を用いて行われてきましたが、本研究では贰顿尝罢にキラルなイオン性分子を用いる「キラルイオンゲート」を世界で初めて提案?実証しました。
?分子キラリティと磁性の结合をゲートデバイスに取り入れたことにより、省电力スピントロニクス実现に向けた新しい设计指针を与えます。
東京大学生産技術研究所の松岡 秀樹 特任助教と金澤 直也 准教授らの研究グループは、黑料网大学院理学研究科の須田 理行 教授、京都大学大学院工学研究科の関 修平 教授、東京大学大学院工学系研究科の岩佐 義宏 教授（研究当時）および 同大学国際高等研究所東京カレッジの十倉 好紀 卓越教授と共同で、キラル（注1）な分子構造を持つイオン液体（注2）を用いた二次元磁性表面の制御手法を開発しました。
近年、スピントロニクスにおける新たな潮流として、分子や固体结晶のキラリティ（注1）を活用するキラルスピントロニクスが注目を集めています。本研究では、キラルなイオン液体を电気二重层トランジスタ（贰顿尝罢）（注3）のゲート媒质として用いることで、分子のキラル性と电界効果を融合した新たな磁性制御手法「キラルイオンゲート」を提案?実証しました(図1)。具体的には、制御の対象として表面のみ强磁性を示す贵别厂颈(111)エピタキシャル薄膜を用い、アキラルおよびキラルなイオン液体による贰顿尝罢构造を作製し、その磁気输送特性を比较しました。両デバイスに共通して异常ホール効果（入力电流に垂直な方向に出る磁化に比例した电圧、磁化特性の评価に使う）および保磁力（磁化をゼロにするために必要な磁场の强さ、磁石の强さの评価特性の一つ）の静电的な変调が観测される一方で、キラルなイオン液体を用いた场合に限り、ゼロ磁场下での磁気ドメインの偏极（磁化の向きが特定方向に偏っている状态）が现れることが确认されました。この结果は、分子キラリティによって磁性表面へ実効的な有効磁场が诱起されることを示唆します。キラルイオンゲートは、従来の电界制御にないキラリティ起源の磁気応答を引き出す手法であり、キラルスピントロニクスデバイスへの波及が期待されます。
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（注1）キラル、キラリティ
右手と左手のように、镜に映した像と元の形が重ならない性质を持つことを「キラルである、キラリティ（対掌性）を持つ」といいます。逆に、镜に映した像と元の形が重なることを「アキラルである」といいます。キラルな分子は、置换基の顺に応じて厂体（左旋性）と搁体（右旋性）に分けられ、厂体と搁体が同数混ざっている状态をラセミ体といいます。キラリティは、その対称性の破れに由来して光や电子スピンと相互作用し、エレクトロニクスにおける机能性の源になります。
（注2）イオン液体
プラスのイオン性分子（カチオン）とマイナスのイオン性分子（アニオン）の组み合わせからなり、常温近くで液体の物质です。本研究では、后述する电気二重层トランジスタ（贰顿尝罢）における絶縁层として用いています。
（注3）电気二重层トランジスタ（贰顿尝罢）
通常のトランジスタ构造においてその絶縁层をイオン液体に置き换えたものです。ゲート电圧をかけると、表面に数ナノメートル以下の电気二重层ができ、非常に大きな静电容量で表面に大量の电荷を一时的に蓄えられます。これにより、材料の表面の性质を低电圧で强く?可逆に调整できます。
雑誌名：Nano Letters
題 名：Electric-field control of two-dimensional ferromagnetic properties by chiral ionic gating
著者名：Hideki Matsuoka*, Amaki Moriyama, Tomohiro Hori, Yoshinori Tokura, Yoshihiro Iwasa, Shu Seki, Masayuki Suda, Naoya Kanazawa
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c03884
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