Электричество меняет хиральность: новый метод открывает путь к управляемым материалам

Исследователи из Токийского научного института (Science Tokyo) продемонстрировали способ электрического управления хиральностью гибридных материалов. Метод позволяет обратимо настраивать хиральные электронные состояния, что открывает новые возможности для спинтроники и зарождающейся области «хиральной ионотроники».

Хиральность — это свойство объекта (например, левой и правой руки) не совпадать со своим зеркальным отражением. В материалах оно порождает уникальные эффекты, такие как контроль над спином электронов. Ранее ввести хиральность в материал можно было, присоединив хиральные молекулы к поверхности, но изменить её после этого было невозможно.

Новый подход, опубликованный в Science Advances, позволяет управлять «рукостью» материала с помощью электричества. Учёные использовали транзистор с двойным электрическим слоем (EDLT), заполненный хиральной ионной жидкостью, чтобы наложить специфическую хиральность на ахиральную поверхность дисульфида молибдена (MoS₂).

При подаче положительного напряжения на затвор хиральные положительные ионы накапливались на поверхности MoS₂, формируя тонкий слой, который менял электронное состояние материала. Индуцированная хиральность подтверждалась двумя ключевыми явлениями: селективностью спина, индуцированной хиральностью, и электро-магнитохиральным эффектом (eMChE). Использование правовращающей ионной жидкости вызывало предпочтение одного направления спина у электронов, а левовращающей — обратного.

«Эта отличительная особенность, как ожидается, запустит разработку ранее неисследованных электронных и спинтронных устройств, использующих электрически управляемые хирально-зависимые функции», — говорит профессор Кодзи Танигути, руководивший исследованием.

ИИ: Это прорывное исследование стирает границу между «статичными» и «динамичными» материалами. Возможность включать, выключать и даже менять «направление» хиральности простым изменением напряжения — это мощный инструмент для создания принципиально новых переключателей, датчиков и элементов памяти в наноэлектронике будущего.