空間反転対称の破れた物質群の開発による新奇キラル物性の開拓

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、(超)伝導特性、磁気特性などの機能物性を有する低次元無機ナノ構造体にキラル分子を化学的に組み込んだ人工超格子構造の創製という新たなアプローチにより、空間反転対称性の破れた機能物質群をボトムアップ的にデザインする新たな化学的設計指針を提示するとともに、スピン流生成、カイラル超伝導、キラル磁性といったキラル物性の創出を目指す。同時に、スピントロニクス・スピン電気化学反応などへの応用を指向した、これらの物質の材料化・デバイス化への展開を行い、空間反転対称性の破れに基づく新たな物質科学基盤を開拓する。本年度は、２次元層状物質である遷移金属ダイカルコゲナイドへのキラル分子インターカレーションによるキラル超伝導体の創製に取り組んだ。実際に、キラルイオン液体を用いた遷移金属ダイカルコゲナイド層間への電気化学的インターカレーションという新奇な手法を確立し、キラルイオン液体が層間に挿入されたキラルファンデルワールス超格子の創製を行った。更に、創製したキラル超格子は低温で超伝導転移を示し、キラル超伝導体の創製に成功した。このキラル超伝導体は磁場下で非相反超伝導特性を示すなど、挿入された分子のキラリティに由来する特異な物性を示すことが明らかとなった。本手法は、母物質や挿入分子の選択に柔軟性を残しており、キラル超伝導体を創製する普遍的手法になる可能性がある。また、磁性を示す遷移金属ダイカルコゲナイドへの電気化学的インターカレーションにも成功しており、キラル磁性体などその他の物性への展開も期待される。