キラルイオンゲート技術を世界初実証

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、名古屋大学 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、キラルな分子構造を持つイオン液体を用いた2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、分子や固体結晶のキラリティ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電気二重層トランジスタ（EDLT）のゲート媒質として用いることで、分子のキラル性と電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。具体的には、制御の対象として表面のみ強磁性を示すFeSi（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EDLT構造を作製し、その磁気輸送特性を比較しました。両デバイスに共通して異常ホール効果（入力電流に垂直な方向に出る磁化に比例した電圧、磁化特性の評価に使う）および保磁力（磁化をゼロにするために必要な磁場の強さ、磁石の強さの評価特性の1つ）の静電的な変調が観測される一方で、キラルなイオン液体を用いた場合に限り、ゼロ磁場下での磁気ドメインの偏極（磁化の向きが特定方向に偏っている状態）が現れることが確認されました。この結果は、分子キラリティによって磁性表面へ実効的な有効磁場が誘起されることを示唆します。キラルイオンゲートは、従来の電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。

本研究成果は、2025年10月10日付（米国東部夏時間）で、「Nano Letters」に掲載されました。