51探花

【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　教授　青木大

【発表のポイント】

• 右手と左手のように、镜に映した像が元の像と重ならない性质「カイラリティ（掌性）」は、医薬品の薬効やハーブの香りの违いなど、身の回りのさまざまな现象に深く関わっています。これまで物质のカイラリティは、原子の并び方（构造）によって生じると考えられてきました。
• 研究グループでは、结晶构造はカイラリティを持たないにもかかわらず、电子の配列だけがカイラリティを持つ可能性を理论的に提案していました（令和8年2月17日プレス発表）。今回、その新しい电子状态をウラン化合物で発见し、実际の物质中で実现していることを初めて确认しました。
• 本成果は、「カイラリティは原子配列に由来する」という従来の常识を拡张するものです。电子由来のカイラリティを利用することで、光や电流、磁场による超高速な机能制御が可能となり、新しい光学机能材料やスピントロニクス材料への展开が期待されます。

【概要】

私たちの右手と左手のように、镜に映した像が元の像と重ならない性质を「カイラリティ（掌性）」摆1闭と呼びます。右巻き?左巻きのネジやDNAのらせん构造にも见られるこの性质は、医薬品の薬効や香りの违いなど、身の回りのさまざまな现象に深く関わっています。これまで物质におけるカイラリティは、构造そのものが左右非対称であることによってのみ生じると考えられてきました。

一方、日本原子力研究开発机构の强相関アクチノイド科学研究グループは、原子摆2闭の配列が左右対称でカイラリティを持たなくても、原子に付随する电子の配列によってカイラリティが生じる可能性を理论的に提唱していました。今回、研究チームはウラン化合物摆3闭「URhSn」に着目し、核磁気共鸣（NMR）法摆4闭を用いてその详细な电子状态を调べました。その结果、-219 ℃（54 K）以下の低温域において、ウラン原子周りの电子の分布に方向性が生じ、その并び方全体が「右手?左手」のカイラリティを持つことを世界で初めて明らかにしました。

本成果は、「カイラリティは原子配列によって生じる」という従来の常识を拡张する発见です。原子(核)よりはるかに軽い电子がつくるカイラリティを利用することで、光や电流、磁场による高速な机能制御が可能となり、次世代の光学机能材料やスピントロニクス材料への応用が期待されます。また本研究は、自然界で最大级の电子数を持つウランを含む化合物が、未知の量子现象を创発する「量子マテリアル」摆5闭として、极めて高いポテンシャルを持つことを改めて実証しました。

本研究は国立研究開発法人日本原子力研究開発機構（理事長：小口正範）　原子力科学研究所先端基礎研究センター 強相関アクチノイド科学研究グループの徳永陽グループリーダー、石飛尊之博士研究員(现、东北大学大学院理学研究科)、国立大学法人东北大学（総长：冨永悌二）金属材料研究所の清水悠晴助教（现、东京大学物性研究所）、青木大教授らによるものです。

本研究成果は、2026年7月20日（现地时间）に米国物理学会誌「Physical Review Letters」にオンライン掲载されました。また、编集部が选出する注目论文「Editors' Suggestion」に选出されました。

【用语解説】

摆1闭カイラリティ（カイラル、掌性）
右手と左手のように、镜映しの関係にあるが决して重ならないペアをもち、「左右の区别」がある性质。分子?タンパク质?结晶などさまざまなものがカイラルになる。固体や生命、薬の働きに深く関わり、19世纪半ばから100年以上研究されてきた基本概念。化学?生物分野ではキラリティという。

摆2闭原子?电子
原子は物质を形づくる最小単位の一つ。1グラムほどの物质中には、1000亿×1000亿个(约10の22乗个)ほどの原子が含まれる。原子の中心には重い原子核があり、その周りを軽い电子が动き回っている。电子は原子核の１万倍以上軽く、外からの电気や磁场で动きを変えやすい。

摆3闭ウラン化合物
ウラン元素を含む化合物の総称。ウランに内在する5蹿电子の强い相互作用により、他の物质群には见られない多様な磁性や超伝导状态が现れる。特异な量子现象の発现机构を理解するための重要な研究対象であり、新奇な量子物性を探索する舞台としても注目されている。

摆4闭核磁気共鸣(狈惭搁)法
原子核が磁场中で示す共鸣现象を利用した测定手法。物质内部の电子状态や磁性、原子周辺の局所环境を高感度に调べることができ、物性研究や化学分析など幅広い分野で用いられている。医疗用惭搁滨（磁気共鸣画像装置）も狈惭搁の原理を応用した技术である。

摆5闭量子マテリアル
电子の量子力学的性质によって、超伝导やトポロジカル状态など従来にない机能を示す物质群。次世代エレクトロニクスや量子技术への応用が期待されている。

【论文情报】

雑誌名: Physical Review Letters　
タイトル: NMR Evidence for Spontaneous Electronic Chiral Order in URhSn（URhSnにおける自発的電子カイラル秩序のNMRによる解明）
著者: Y. Tokunaga, T. Ishitobi, H. Sakai, S. Kambe, H. Harima, A. Nakamura, A. Maurya, D. Li, Y. Homma, F. Honda, D. Aoki, and Y. Shimizu
DOI:

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