• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

キラル配位子修飾金属ナノ粒子ネットワークに基づく新奇スピントロニクス素子の創出

Publicly Offered Research

Project AreaCoordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules
Project/Area Number 19H04603
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University (2020)
Institute for Molecular Science (2019)

Principal Investigator

須田 理行  京都大学, 工学研究科, 准教授 (80585159)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsスピントロニクス / スピン偏極電流 / ナノ粒子 / キラリティ / 自己組織化
Outline of Research at the Start

キラリティは「空間反転対称性Pは破るが、純粋回転Rと時間反転対称性Tとの組み合わせRTは破らない」と定義される。すなわち、局在したスピン偏極電子や(非スピン偏極)電流はアキラルな現象と定義されるのに対し、スピン偏極電流はキラルな現象と定義される。この事実は、アキラルな電流からキラルなスピン偏極電流へのキラル分子による物性変換の可能性を示唆する。本研究では、キラル配位子を修飾した金属ナノ粒子を電極間に超格子化することで、ここを流れる電流に対し"多重CISS(Chiral-induced spin-selectivity)効果"を与え、100 %に限りなく近い高スピン偏極率を実現する。

Outline of Annual Research Achievements

分子や結晶のキラリティと物理現象のキラリティを統合する“真のキラリティ”は「空間反転対称性Pは破るが、純粋回転Rと時間反転対称性Tとの組み合わせRTは破らない」と定義される。すなわち、電流はアキラルな現象と定義されるのに対し、スピン偏極電流はキラルな現象と定義され、電流からスピン偏極電流へのキラル分子による新たな変換原理の可能性を示唆する。実際に、キラル分子によるスピン偏極現象Chiral-induced spin-selectivity (CISS)効果が近年報告された。研究代表者はこれまでに、キラル分子モーター単分子膜やキラル金属結晶におけるスピン偏極電流の生成とキラリティによるスピン偏極方向の制御に成功している。一方で、デバイス応用を志向するには、更なるスピン偏極率の向上が必須である。
本研究では、金属ナノ粒子のキラル分子によるネットワークを用いて"多重CISS効果"を実現し、高スピン偏極電流の生成を目指している。実際に、粒子径約5 nmのAuナノ粒子とキラルジチオール(D or L-dithiothreitol)の交互積層膜を作製することで、「多重CISS効果による高スピン偏極率の実現」という仮説の実証を行った。この複合膜上にNi磁性電極をスパッタすることで、磁気抵抗デバイスを作製した。得られたデバイスの基板と垂直方向に磁場を印加し、磁気抵抗を測定したところ、20%以上の巨大な磁気抵抗が観測され、高スピン偏極率の実現が示唆された。一方で、アキラルなmeso体のジチオールで作製した複合薄膜では磁気抵抗は観測されず、得られたスピン偏極電流がキラル分子由来であることが示された。以上の結果は、多重CISS効果によって高いスピン偏極率を有するスピン偏極電流が生成されたことを強く示唆する結果である。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results)

  • [Int'l Joint Research] Brown university(米国)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Suranaree University of Technology/VISTEC(タイ)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Brown University(米国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Bulk Grain-Boundary Materials from Nanocrystals2021

    • Author(s)
      Nagaoka Yasutaka、Suda Masayuki、Yoon Insun、Chen Na、Yang Hanjun、Liu Yuzi、Anzures Brendan A.、Parman Stephen W.、Wang Zhongwu、Gr?nwald Michael、Yamamoto Hiroshi M.、Chen Ou
    • Journal Title

      Chem

      Volume: 7 Issue: 2 Pages: 509-525

    • DOI

      10.1016/j.chempr.2020.12.026

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quantum Phase Transition in Organic Massless Dirac Fermion System α-(BEDT-TTF)2I3 under Pressure2020

    • Author(s)
      Yoshinari Unozawa, Yoshitaka Kawasugi, Masayuki Suda, Hiroshi M. Yamamoto, Reizo Kato, Yutaka Nishio, Koji Kajita, Takao Morinari, and Naoya Tajima
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 89 Issue: 12 Pages: 123702-123702

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.123702

    • NAID

      40022436756

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of thiophene/furan substitution on organic field effect transistor properties of arylthiadiazole based organic semiconductors2020

    • Author(s)
      Pachariyangkun Anna、Suda Masayuki、Hadsadee Sarinya、Jungsuttiwong Siriporn、Nalaoh Phattananawee、Pattanasattayavong Pichaya、Sudyoadsuk Taweesak、Yamamoto Hiroshi M.、Promarak Vinich
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: 8 Issue: 48 Pages: 17297-17306

    • DOI

      10.1039/d0tc04982d

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chirality-Induced Spin-Polarized State of a Chiral Crystal CrNb3S62020

    • Author(s)
      Inui Akito、Aoki Ryuya、Nishiue Yuki、Shiota Kohei、Kousaka Yusuke、Shishido Hiroaki、Hirobe Daichi、Suda Masayuki、Ohe Jun-ichiro、Kishine Jun-ichiro、Yamamoto Hiroshi M.、Togawa Yoshihiko
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 124 Issue: 16 Pages: 166602-166602

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.166602

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrolyte-Gating-Induced Metal-Like Conduction in Nonstoichiometric Organic Crystalline Semiconductors under Simultaneous Bandwidth Control2019

    • Author(s)
      H. Ito, Y. Edagawa, J. Pu, H. Akutsu, M. Suda, H. M. Yamamoto, Y. Kawasugi, R. Haruki, R. Kumai, T. Takenobu
    • Journal Title

      Phys. Status Solidi

      Volume: 13 Issue: 10 Pages: 162-175

    • DOI

      10.1002/pssr.201900162

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Light-driven molecular switch for reconfigurable spin filters2019

    • Author(s)
      Suda Masayuki、Thathong Yuranan、Promarak Vinich、Kojima Hirotaka、Nakamura Masakazu、Shiraogawa Takafumi、Ehara Masahiro、Yamamoto Hiroshi M.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 2455-2455

    • DOI

      10.1038/s41467-019-10423-6

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 有機ディラック電子系における量子輸送現象の圧力効果2020

    • Author(s)
      鵜野澤佳成, 須田理行, 山本浩史, 加藤礼三, 川椙義高, 西尾豊, 梶田晃示, 田嶋尚也
    • Organizer
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] テラヘルツパルスによるκ型ET塩のモット絶縁体-電荷秩序転移と金属化Ⅱ2020

    • Author(s)
      梁生平, 高村直幹, 吉持遥人, 須田理行, 山本浩史, 宮川和也, 鹿野田一司, 森初果, 宮本辰也, 岡本博
    • Organizer
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子キラリティによる電流/スピン流変換機能の創出2020

    • Author(s)
      須田理行
    • Organizer
      第943回分子研コロキウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Generation and Manipulation of Spin-polarized Current by Chiral Molecules2020

    • Author(s)
      Masayuki Suda
    • Organizer
      CSJ Asian International Symposium
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] キラリティ制御によるスピン偏極電流の生成と制御2019

    • Author(s)
      須田理行
    • Organizer
      「物質階層原理研究」&「ヘテロ界面研究」 合同春合宿
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子キラリティ制御に基づくスピン偏極電流の生成と外場制御2019

    • Author(s)
      須田理行
    • Organizer
      早稲田高等研究所 Top Runners’ Lecture Collection 「物質の構造と対称性がもたらす電磁交差応答の最前線マルチフェロイクスとスピ ントロニクス」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Photo-control of Solid-state Electronic Properties by Interface Molecular Engineering2019

    • Author(s)
      Masayuki Suda
    • Organizer
      RIKEN Symposium on Advanced Molecular Materials and their Applications
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Light-driven Molecular Switch for Reconfigurable Spin Filters2019

    • Author(s)
      Masayuki Suda, Hiroshi M. Yamamoto
    • Organizer
      Chiral-induced Spin Selectivity and Its Related Phenomena (The 80th Okazaki Conference)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 分子キラリティ制御によるスピン偏極電流の生成と制御2019

    • Author(s)
      須田理行
    • Organizer
      有機固体若手の会2019冬の学校
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Light-driven Molecular Switch for Reconfigurable Spin Filters2019

    • Author(s)
      Suda Masayuki、Thathong Yuranan、Promarak Vinich、Kojima Hirotaka、Nakamura Masakazu、Shiraogawa Takafumi、Ehara Masahiro、 Yamamoto Hiroshi M.
    • Organizer
      13th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 機能性有機単分子膜を利用した固体物性の外場制御2019

    • Author(s)
      須田理行
    • Organizer
      第10回 分子アキテクトニクス研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2021-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi