Interconversion between charge and spin currents in chiral compounds
| Project/Area Number |
19K21039
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| Project/Area Number (Other) |
18H05854 (2018)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2019)
Single-year Grants (2018) |
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| Review Section |
0202:Condensed matter physics, plasma science, nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
Hirobe Daichi 分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (70823235)
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| Project Period (FY) |
2018-08-24 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | キラリティ / 磁性 / スピントロニクス / 分子性材料 / カイラル化合物 / 有機半導体 / スピン蓄積 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は電子スピンの流れ「スピン流」の基礎物理において、有機化合物のカイラリティによる電気的スピン整流(正効果)を究明するとともに、その逆効果を検証するものである。キラリティ誘起スピン選択則の発見はカイラリティに立脚した新しいスピン整流機構の存在を支持するが、これを固体スピントロニクス素子へ組み込む研究は数少ない。その背景には、スピントロニクス物質の大半が無機物であり、それらのカイラリティ制御は困難だという事実がある。一方、カイラリティ制御は有機化学の分野で整備されており、鏡像異性体の作り分けが可能である。これら有機化学の強みを活かすことで、カイラリティ自由度をスピントロニクスへ導入してゆく。
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| Outline of Final Research Achievements |
I investigated conversion between charge and spin currents in a molecular material and an inorganic metal that exhibit chirality and electric conduction. For the chiral molecular material, I succeeded in detecting giant magnetoresistance that was caused by a highly spin-polarized current. This finding might serve as a guiding principle for developing functional spintronic materials composed of nonmagnetic and light elements. With joint research into the inorganic metal, we also found chirality-related conversion between charge and spin currents. This result shows that there is a spin-current phenomenon unique to chirality even in crystalline systems, although the mechanism would differ from that of chirality-induced spin polarization in molecular systems.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
スピントロニクスは電子の電荷とスピンの両方を制御することで次世代基幹技術の創製を目指す学際領域である。最重要概念は電子スピン角運動量の流れ、スピン流であり、スピン流の学理構築は重要である。電流とスピン流の相互変換として、第一に強磁性金属における強いスピン交換結合、第二に貴金属中の強いスピン軌道相互作用が開拓され、この学理体系は完成されたと思われていた。しかしながら、非磁性かつスピン軌道相互作用の小さな軽元素を用いても電流－スピン流変換できることが最近あきらかになってきた。キラル分子性材料をもちいた本研究はこの潮流に即したものであり、電流－スピン流変換の高効率化の指針を与えるものである。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
