▶ 公立大学法人大阪の特許一覧 ▶ 大学共同利用機関法人自然科学研究機構の特許一覧
特許7542829キラリティ検出装置、キラリティ検出方法、分離装置及び分離方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-23
(45)【発行日】2024-09-02
(54)【発明の名称】キラリティ検出装置、キラリティ検出方法、分離装置及び分離方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/72 20060101AFI20240826BHJP
G01N 27/00 20060101ALI20240826BHJP
【ＦＩ】
G01N27/72
G01N27/00 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021519505
(86)(22)【出願日】2020-05-15
(86)【国際出願番号】 JP2020019479
(87)【国際公開番号】W WO2020230893
(87)【国際公開日】2020-11-19
【審査請求日】2023-02-27
(31)【優先権主張番号】P 2019092958
(32)【優先日】2019-05-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】519135633
【氏名又は名称】公立大学法人大阪
(73)【特許権者】
【識別番号】504261077
【氏名又は名称】大学共同利用機関法人自然科学研究機構
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100065248
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100159385
【弁理士】
【氏名又は名称】甲斐 伸二
(74)【代理人】
【識別番号】100163407
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 裕輔
(74)【代理人】
【識別番号】100166936
【弁理士】
【氏名又は名称】稲本 潔
(72)【発明者】
【氏名】戸川 欣彦
(72)【発明者】
【氏名】宍戸 寛明
(72)【発明者】
【氏名】山本 浩史
【審査官】田中 洋介
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－１８１０７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５２７２８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５１２１５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００５－５２６６０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００９／０７５３５９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１７－５２９３２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００９９２３８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／２２１２５０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】ABENDROTH, John M.，Spin Selectivity in Photoinduced Charge-Transfer Mediated by Chiral Molecules，ACS Nano，2019年04月24日，Vol.13 No.5，pp.4928-4946
【文献】KIMURA, T.，Room-Temperature Reversible Spin Hall Effect，PHYSICAL REVIEW LETTERS，2007年，Vol.98，pp.156601-1～156601-4
【文献】FONTANESI, Claudio，Spin-Dependent Proceses Measured without a Permanent Magnet，Adv. Mater.，2018年，Vol.30，pp.1707390-1～1707390-6
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／００－２７／２４
Ｇ０１Ｎ ２７／７２－２７／９０９３
Ｂ０１Ｄ ５７／００－５７／０２
Ｃ０７Ｂ ５７／００
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
キラル物質のキラリティを検出するためのキラリティ検出装置であって、前記キラル物質を含む被検物に電圧を印加するための第１電極及び第２電極と、前記被検物と接触するように設けられたスピン検出層と、電源部と、制御部とを備え、
前記電源部及び前記制御部は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより前記被検物に電界を形成するように設けられ、
前記制御部は、前記スピン検出層の前記電界の方向を横切る方向に生じる電圧又は前記スピン検出層と前記被検物との間に生じる電圧を検出するように設けられ、かつ、検出された電圧に基づき前記キラル物質のキラリティを検出するように設けられたことを特徴とするキラリティ検出装置。
【請求項2】
前記スピン検出層は、強磁性体を含み、前記制御部は、前記スピン検出層と前記被検物との間に生じる電圧を検出するように設けられた請求項１に記載のキラリティ検出装置。
【請求項3】
キラル物質のキラリティを検出するためのキラリティ検出装置であって、前記キラル物質を含む被検物に電気的に接続した第３電極及び第４電極と、前記被検物と接触するように設けられたスピン注入層と、電源部と、制御部とを備え、
前記電源部及び前記制御部は、前記スピン注入層に電流を流すように設けられ、
前記制御部は、第３電極及び第４電極を用いて前記キラル物質の前記電流の方向を横切る方向に生じる電圧を検出するように設けられ、かつ、検出された電圧に基づき前記キラル物質のキラリティを検出するように設けられたことを特徴とするキラリティ検出装置。
【請求項4】
キラル物質を含む被検物に電界を生じさせた際に前記被検物と接触するように設けられたスピン検出層の前記電界の方向を横切る方向に生じる電圧又は前記スピン検出層と前記被検物との間に生じる電圧を検出するステップと、検出された電圧に基づき前記キラル物質のキラリティを検出するステップとを含むキラリティ検出方法。
【請求項5】
キラル物質の右手系と左手系とを分離するための分離装置であって、前記右手系及び前記左手系を含む溶液、液体又は気体が流れるように設けられた流路と、前記流路を流れる前記溶液、前記液体又は前記気体に電界を形成するように設けられた電圧印加部と、前記電界よりも下流の前記溶液、前記液体又は前記気体に磁場を形成するように設けられた磁場印加部とを備え、
前記電界により生じた前記キラル物質のスピン偏極と、前記磁場との相互作用を利用して前記右手系と前記左手系とを分離することを特徴とする分離装置。
【請求項6】
右手系及び左手系とを含むキラル物質にスピン偏極が生じるように前記キラル物質を含む溶液、液体又は気体に電圧を印加するステップと、前記スピン偏極が生じた前記キラル物質を含む前記溶液、前記液体又は前記気体に磁場が生じるように磁場を印加するステップとを含み、
前記スピン偏極と、前記磁場との相互作用を利用して前記右手系と前記左手系とを分離することを特徴とする分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、キラリティ検出装置、キラリティ検出方法、分離装置、分離方法及びキラル物質装置に関する。
【背景技術】
【0002】
対掌性（キラリティ）がある分子構造を有する物質やキラリティがある結晶構造を有する物質（以後、これらをまとめてキラル物質という）が知られている。例えば、乳酸C3H6O3はキラリティがある分子構造を有し、像と鏡像の関係にあるＤ－乳酸とＬ－乳酸が存在する。また、水晶（SiO2の結晶）はキラリティがある結晶構造を有する。水晶は、SiO4の四面体が頂点を共有する結晶構造を有し、SiO4のつながり方に注目すると、結晶の伸長方向（ｃ軸）に対してラセンを形成しており、ラセンが右巻きの結晶（右水晶）と左巻きの結晶（左水晶）とが存在する。右水晶の結晶構造と左水晶の結晶構造は像と鏡像の関係にある。
キラル物質は右手系と左手系とで性質が異なる場合があり、キラル物質のキラリティの検出方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
キラル物質は右手系と左手系とで性質が異なる場合があり、キラル物質のキラリティの検出方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【0003】
分子性のキラル物質では、キラル誘発スピン選択（ＣＩＳＳ）効果によりスピン偏極電子が生成されることが知られている（例えば、特許文献３参照）。また、強磁性体などが示すスピン偏極がスピン吸収材に吸収されると、スピンの向きとスピンの流れの直交した方向に電荷の流れが生じること（逆スピンホール効果）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。また、スピン流を検出することができる非局所スピンバルブが知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１８－１３３５１号公報
【文献】特開２０１５－３１６０５号公報
【文献】特表２０１５－５１２１５９号公報
【非特許文献】
【0005】
【文献】T. Kimura et al., Phys. Rev. Lett. 98, 156601 (2007)
【文献】F. J. Jedema et al., Nature 416, 713 (2002)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来のキラリティ検出方法では、被検物が溶液に含まれるキラル物質又はガス状物質などに限定され、固体状物質のキラリティを検出することは難しい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、様々な状態のキラル物質のキラリティを検出することができるキラリティ検出装置を提供する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、様々な状態のキラル物質のキラリティを検出することができるキラリティ検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、キラル物質のキラリティを検出するためのキラリティ検出装置であって、前記キラル物質を含む被検物に電圧を印加するための第１電極及び第２電極と、前記被検物と接触するように設けられたスピン検出層と、電源部と、制御部とを備え、前記電源部及び前記制御部は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより前記被検物に電界を形成するように設けられ、前記制御部は、前記スピン検出層の前記電界の方向を横切る方向に生じる電圧又は前記スピン検出層と前記被検物との間に生じる電圧を検出するように設けられ、かつ、検出された電圧に基づき前記キラル物質のキラリティを検出するように設けられたことを特徴とするキラリティ検出装置を提供する。
【発明の効果】
【0008】
前記電源部及び前記制御部は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することによりキラル物質を含む被検物に電界を形成するように設けられる。このように電界を形成すると、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果によりキラル物質にスピン偏極電子を生成することができる。
ＣＩＳＳ効果とは、電子がキラル高分子を通過するとスピン偏極する効果である。ＣＩＳＳ効果が高分子以外のキラル物質（例えば無機系キラル結晶）でも生じることは本発明者等が行った実験により明らかになった。
前記制御部は、被検物と接触するように設けられたスピン検出層の前記電界の方向を横切る方向に生じる電圧又はスピン検出層と被検物との間に生じる電圧を検出するように設けられる。検出される電圧は、キラル物質のキラリティにより異なるため、検出された電圧に基づきキラル物質のキラリティを検出することができる。このことは、本発明の発明者等が行った実験により明らかになった。
スピン検出層に生じる電圧は、逆スピンホール効果で生じると考えられる。
また、スピン検出層と被検物との間に生じる電圧は、非局所スピンバルブと同様の効果で生じると考えられる。
また、ＣＩＳＳ効果の逆効果がキラル物質（例えば無機系キラル結晶）で生じることは本発明者等が行った実験により明らかになった。前記スピン検出層に電界を印加すると、相反定理で結びつく逆効果が成立するため、キラル物質に電圧が発生する。この電圧は前記電圧印加部を利用して検出することが可能である。検出される電圧は、キラル物質のキラリティにより異なるため、検出された電圧に基づきキラル物質のキラリティを検出することができる。キラリティ検出装置に対して、電源部と制御部をつなぎかえることにより、逆過程に対して動作することは、本発明の発明者等が行った実験により明らかになった。
ＣＩＳＳ効果とは、電子がキラル高分子を通過するとスピン偏極する効果である。ＣＩＳＳ効果が高分子以外のキラル物質（例えば無機系キラル結晶）でも生じることは本発明者等が行った実験により明らかになった。
前記制御部は、被検物と接触するように設けられたスピン検出層の前記電界の方向を横切る方向に生じる電圧又はスピン検出層と被検物との間に生じる電圧を検出するように設けられる。検出される電圧は、キラル物質のキラリティにより異なるため、検出された電圧に基づきキラル物質のキラリティを検出することができる。このことは、本発明の発明者等が行った実験により明らかになった。
スピン検出層に生じる電圧は、逆スピンホール効果で生じると考えられる。
また、スピン検出層と被検物との間に生じる電圧は、非局所スピンバルブと同様の効果で生じると考えられる。
また、ＣＩＳＳ効果の逆効果がキラル物質（例えば無機系キラル結晶）で生じることは本発明者等が行った実験により明らかになった。前記スピン検出層に電界を印加すると、相反定理で結びつく逆効果が成立するため、キラル物質に電圧が発生する。この電圧は前記電圧印加部を利用して検出することが可能である。検出される電圧は、キラル物質のキラリティにより異なるため、検出された電圧に基づきキラル物質のキラリティを検出することができる。キラリティ検出装置に対して、電源部と制御部をつなぎかえることにより、逆過程に対して動作することは、本発明の発明者等が行った実験により明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態のキラリティ検出装置の概略斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態のキラリティ検出装置の概略斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態のキラリティ検出装置の概略斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態のキラリティ検出装置の概略斜視図である。
【図5】本発明の一実施形態のキラリティ検出装置の概略斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態の分離装置の概略図である。
【図7】本発明の一実施形態の分離装置の概略図である。
【図8】本発明の一実施形態のキラル物質装置の概略斜視図である。
【図9】CrNb3S6を被検物として作製した測定用デバイスの写真である。
【図10】WCを被検物として作製した測定用デバイスの写真である。
【図11】CrNb3S6又はWCに電圧を印加した際の電圧検出用電極間の電圧の変化及び電気抵抗値の変化を示すグラフである。
【図12】CrNb3S6又はWCに電圧を印加した際のスピン検出層（Ｐｔ層）に生じる電圧の変化を示すグラフ及びスピン検出層の電気抵抗値を示すグラフである。
【図13】CrNb3S6に電圧を印加した際のスピン検出層（Ｐｔ層）に生じる電圧の変化を示すグラフ及びスピン検出層の電気抵抗値を示すグラフである。
【図14】（ａ）はCrSi2を被検物として作製した測定用デバイスの写真であり、（ｂ）（ｃ）はこのデバイスを用いた電圧検出実験の結果を示すグラフである。
【図15】（ａ）はNbSi2を被検物として作製した測定用デバイスの写真であり、（ｂ）（ｃ）はこのデバイスを用いた電圧検出実験の結果を示すグラフである。
【図16】（ａ）は左水晶を被検物として作製した測定用デバイスの写真であり、（ｂ）はこのデバイスを用いた電圧検出実験の結果を示すグラフである。
【図17】（ａ）は右水晶を被検物として作製した測定用デバイスの写真であり、（ｂ）はこのデバイスを用いた電圧検出実験の結果を示すグラフである。
【図18】（ａ）はキラル分子分散溶液を被検物として作製した測定用デバイスの写真であり、（ｂ）はこのデバイスを用いた電圧検出実験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明のキラリティ検出装置は、キラル物質のキラリティを検出するためのキラリティ検出装置であって、前記キラル物質を含む被検物に電圧を印加するための第１電極及び第２電極と、前記被検物と接触するように設けられたスピン検出層と、電源部と、制御部とを備え、前記電源部及び前記制御部は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより前記被検物に電界を形成するように設けられ、前記制御部は、前記スピン検出層の前記電界の方向を横切る方向に生じる電圧又は前記スピン検出層と前記被検物との間に生じる電圧を検出するように設けられ、かつ、検出された電圧に基づき前記キラル物質のキラリティを検出するように設けられたことを特徴とする。
【0011】
前記スピン検出層は強磁性体を含むことが好ましく、前記制御部は前記スピン検出層と前記被検物との間に生じる電圧を検出するように設けられたことが好ましい。制御部により検出される電圧は、スピンバルブのようにスピン偏極に応じて変化するため、右手系キラル物質と左手系キラル物質とを判別することが可能になる。
本発明は、キラル物質のキラリティを検出するためのキラリティ検出装置であって、前記キラル物質を含む被検物に電気的に接続した第３電極及び第４電極と、前記被検物と接触するように設けられたスピン注入層と、電源部と、制御部とを備え、前記電源部及び前記制御部は、前記スピン注入層に電流を流すように設けられ、前記制御部は、第３電極及び第４電極を用いて前記キラル物質の前記電流の方向を横切る方向に生じる電圧を検出するように設けられ、かつ、検出された電圧に基づき前記キラル物質のキラリティを検出するように設けられたことを特徴とするキラリティ検出装置も提供する。
本発明は、キラル物質を含む被検物に電界を生じさせた際に前記被検物と接触するように設けられたスピン検出層の前記電界の方向を横切る方向に生じる電圧又は前記スピン検出層と前記被検物との間に生じる電圧を検出するステップと、検出された電圧に基づき前記キラル物質のキラリティを検出するステップとを含むキラリティ検出方法も提供する。
本発明は、キラル物質のキラリティを検出するためのキラリティ検出装置であって、前記キラル物質を含む被検物に電気的に接続した第３電極及び第４電極と、前記被検物と接触するように設けられたスピン注入層と、電源部と、制御部とを備え、前記電源部及び前記制御部は、前記スピン注入層に電流を流すように設けられ、前記制御部は、第３電極及び第４電極を用いて前記キラル物質の前記電流の方向を横切る方向に生じる電圧を検出するように設けられ、かつ、検出された電圧に基づき前記キラル物質のキラリティを検出するように設けられたことを特徴とするキラリティ検出装置も提供する。
本発明は、キラル物質を含む被検物に電界を生じさせた際に前記被検物と接触するように設けられたスピン検出層の前記電界の方向を横切る方向に生じる電圧又は前記スピン検出層と前記被検物との間に生じる電圧を検出するステップと、検出された電圧に基づき前記キラル物質のキラリティを検出するステップとを含むキラリティ検出方法も提供する。
【0012】
本発明は、キラル物質の右手系と左手系とを分離するための分離装置であって、前記右手系及び前記左手系を含む溶液、液体又は気体が流れるように設けられた流路と、前記流路を流れる前記溶液、前記液体又は前記気体に電界を形成するように設けられた電圧印加部と、前記電界よりも下流の前記溶液、前記液体又は前記気体に磁場を形成するように設けられた磁場印加部とを備え、前記電界により生じた前記キラル物質のスピン偏極と、前記磁場との相互作用を利用して前記右手系と前記左手系とを分離することを特徴とする分離装置も提供する。
【0013】
本発明は、右手系及び左手系とを含むキラル物質にスピン偏極が生じるように前記キラル物質を含む溶液、液体又は気体に電圧を印加するステップと、前記スピン偏極が生じた前記キラル物質を含む前記溶液、前記液体又は前記気体に磁場が生じるように磁場を印加するステップとを含み、前記スピン偏極と、前記磁場との相互作用を利用して前記右手系と前記左手系とを分離することを特徴とする分離方法も提供する。
【0014】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【0015】
キラリティ検出装置及びキラリティ検出方法
図１～５は、それぞれ本実施形態のキラリティ検出装置の概略斜視図である。
本実施形態のキラリティ検出装置２０は、キラル物質のキラリティを検出するためのキラリティ検出装置であって、キラル物質を含む被検物９に電圧を印加するための電圧印加用電極３ａ、３ｂと、被検物９と接触するように設けられたスピン検出層４と、電源部５と、制御部７とを備え、電源部５及び制御部７は、電圧印加用電極３ａ、３ｂの間に電圧を印加することにより被検物９に電界を形成するように設けられ、制御部７は、スピン検出層４の前記電界の方向を横切る方向に生じる電圧又はスピン検出層４と被検物９との間に生じる電圧を検出するように設けられ、かつ、検出された電圧に基づきキラル物質のキラリティを検出するように設けられたことを特徴とする。
図１～５は、それぞれ本実施形態のキラリティ検出装置の概略斜視図である。
本実施形態のキラリティ検出装置２０は、キラル物質のキラリティを検出するためのキラリティ検出装置であって、キラル物質を含む被検物９に電圧を印加するための電圧印加用電極３ａ、３ｂと、被検物９と接触するように設けられたスピン検出層４と、電源部５と、制御部７とを備え、電源部５及び制御部７は、電圧印加用電極３ａ、３ｂの間に電圧を印加することにより被検物９に電界を形成するように設けられ、制御部７は、スピン検出層４の前記電界の方向を横切る方向に生じる電圧又はスピン検出層４と被検物９との間に生じる電圧を検出するように設けられ、かつ、検出された電圧に基づきキラル物質のキラリティを検出するように設けられたことを特徴とする。
【0016】
キラル物質とは、対掌性（キラリティ）がある分子構造を有する物質やキラリティがある結晶構造を有する物質である。キラル物質には右手系と左手系とが存在する。キラル物質の右手系と左手系とは鏡像異性体である。キラル物質は、無機系物質であってもよく、高分子であってもよく、有機分子であってもよく、液晶であってもよい。
【0017】
キラリティ検出装置２０は、物質のキラリティを検出する装置である。例えば、キラリティ検出装置２０は、被検物９に含まれる物質がキラリティを有するか否かを検出する装置であってもよい。また、キラリティ検出装置２０は、被検物９に含まれるキラル物質が右手系か、左手系か、又は右手系と左手系とが混在したキラル物質（例えばラセミ体）かを判別する装置であってもよい。また、キラリティ検出装置２０は、キラル物質に含まれる右手系と左手系との比率を検出する装置であってもよい。また、キラリティ検出装置２０は、キラル物質の配向性・異方性を計測する装置であってもよい。
【0018】
被検物９は、キラリティ検出装置２０の被検対象である。被検物９は、固体であってもよく、液体であってもよく、気体であってもよい。被検物９が固体である場合、被検物９は、単結晶であってもよく、多結晶であってもよく、微晶質であってもよく、粉末の凝集体であってもよい。被検物９が固体である場合、図１～３に示したキラリティ検出装置２０のように被検物９はキラル物質層２である。
【0019】
被検物９が液体である場合、被検物９は、キラル物質分子を含む溶液であってもよく、液状のキラル物質であってもよく、キラル物質の粒子が液体中に分散した懸濁液であってもよく、液晶であってもよい。
被検物９が気体である場合、被検物９は、気体のキラル物質であってもよく、キラル物質を含む混合ガスであってもよく、キラル物質の微粒子が浮遊する気体であってもよい。
被検物９が液体又は気体である場合、図４、５に示したキラリティ検出装置２０のように、電圧印加用電極３ａ、３ｂ及びスピン検出層４を設けた流路１６に被検物９（キラル物質を含む溶液、液体又は気体１１）を流す又は溜めることができる。
被検物９が気体である場合、被検物９は、気体のキラル物質であってもよく、キラル物質を含む混合ガスであってもよく、キラル物質の微粒子が浮遊する気体であってもよい。
被検物９が液体又は気体である場合、図４、５に示したキラリティ検出装置２０のように、電圧印加用電極３ａ、３ｂ及びスピン検出層４を設けた流路１６に被検物９（キラル物質を含む溶液、液体又は気体１１）を流す又は溜めることができる。
【0020】
電源部５は、電圧印加用電極３ａ、３ｂに電力を供給する部分である。また、電源部５は、制御部７に電力を供給するように設けられてもよい。また、電源部５から電圧印加用電極３ａ、３ｂに供給する電力は制御部７により制御されてもよい。電源部５は、電池であってもよく、電力系統から供給される電力を利用した電源部であってもよい。電源部５から電圧印加用電極３ａ、３ｂに供給される電力は制御部７により制御することができる。
【0021】
制御部７はキラリティ検出装置２０を制御する部分である。制御部７はコンピュータであってもよく、マイクロコントローラであってもよく、制御基板であってもよい。制御部７は、電圧検出回路（電圧計測部６ａ、６ｂ、６ｃ）又は電力調節回路を含むことができる。
【0022】
電圧印加用電極３ａ、３ｂは、被検物９に電圧を印加するための電極である。電圧印加用電極３ａ、３ｂは、電極３ａと電極３ｂとの間に電圧を印加することにより被検物９に電界が生じるように設けられる。電極３ａ、３ｂを用いて被検物９に電界を発生させると、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果により被検物９に含まれるキラル物質にスピン偏極電子を生じさせることができる。
ＣＩＳＳ効果とは、電子がキラル高分子を通過するとスピン偏極する効果である。ＣＩＳＳ効果が高分子以外のキラル物質（例えば無機系キラル結晶）でも生じることが本発明者等が行った実験により明らかになった。
ＣＩＳＳ効果とは、電子がキラル高分子を通過するとスピン偏極する効果である。ＣＩＳＳ効果が高分子以外のキラル物質（例えば無機系キラル結晶）でも生じることが本発明者等が行った実験により明らかになった。
【0023】
被検物９が固体である場合、電圧印加用電極３ａ、３ｂは、例えば、図１～図３に示したキラリティ検出装置２０のように被検物９の側部又は上面上に電極３ａと電極３ｂを配置することができる。
被検物９が液体又は気体である場合、電圧印加用電極３ａ、３ｂは、例えば、図４、５に示したキラリティ検出装置２０のように、流路１６中に電界が生じるように設けることができる。この場合、電圧印加用電極３ａ、３ｂは、板状電極であってもよく、リング状電極であってもよく、メッシュ状電極であってもよい。
被検物９が液体又は気体である場合、電圧印加用電極３ａ、３ｂは、例えば、図４、５に示したキラリティ検出装置２０のように、流路１６中に電界が生じるように設けることができる。この場合、電圧印加用電極３ａ、３ｂは、板状電極であってもよく、リング状電極であってもよく、メッシュ状電極であってもよい。
【0024】
スピン検出層４は、被検物９で生じさせたスピン偏極のスピンを吸収する層である。スピン検出層４は、被検物９と接触するように設けられる。スピン検出層４の材料は、スピン流―電荷流の変換効率が大きい物質とすることができる。この場合、逆スピンホール効果により、スピン検出層４に電荷の流れが生じる。逆スピンホール効果では、スピン偏極がスピン吸収材に吸収されると、スピンの向きとスピンの流れの直交した方向に電荷の流れが生じる。このため、スピン検出層４に生じる起電力の向きや大きさは、被検物９で生じさせたスピン偏極のスピンの向きに応じて変わる。
この場合、スピン検出層４は、図１、２、４、５に示したキラリティ検出装置２０のように設けることができる。
この場合、スピン検出層４は、図１、２、４、５に示したキラリティ検出装置２０のように設けることができる。
【0025】
スピン検出層４の材料は、スピンホール角が大きいスピン吸収材料が好ましい。例えば、スピン軌道相互作用が大きい物質（Pt, W など）、トポロジカル絶縁体、（ワイル）半金属、２次元ガス系、金属/酸化物や金属/分子などのハイブリッド膜、酸化物、分子、誘電体、半導体、ラシュバ系などが挙げられる。
【0026】
スピン検出層４の材料は、強磁性材料であってもよい。このようなスピン検出層４を被検物９と接触させることにより、スピンバルブのように、被検物９に含まれるキラル物質のスピン偏極がスピン検出層４と被検物９との間に起電力を発生させることができる。この場合、スピン検出層４は、一様磁化状態となるように形状が異方的なものが望ましい。
この場合、スピン検出層４は、図３に示したキラリティ検出装置２０のように設けることができる。
この場合、スピン検出層４は、図３に示したキラリティ検出装置２０のように設けることができる。
【0027】
スピン検出層４は、例えば、図１、図４に示したキラリティ検出装置２０のように、電圧印加用電極３ａ、３ｂの間に配置してもよい。また、スピン検出層４は、例えば、図２、３、５に示したキラリティ検出装置２０のように電圧印加用電極３ａ、３ｂの間に配置しなくてもよい。なお、電圧印加用電極３ａ、３ｂを用いて被検物９のキラル物質に生じさせたスピン偏極は、電極３ａと電極３ｂの間のキラル物質にのみ生じるのではなく、被検物９の電界を発生させていない部分のキラル物質にもスピン偏極を生じさせる。このことは本発明者等が行った実験により明らかになった。
【0028】
キラリティ検出装置２０は、電圧検出用電極８ａ～８ｃを有することができる。例えば、図１に示したキラリティ検出装置２０は、被検物９のｘ方向の電圧を検出することができるように設けられた電極８ａ、８ｂを有している。また、図３に示したキラリティ検出装置２０は、被検物９と電気的に接続した電極８ｃを有し、電極８ｃを用いてスピン検出層４と被検物９との間の電圧を検出することができる。
電圧印加用電極３ａ・３ｂ、スピン検出層４、電圧検出用電極８ａ～８ｃなどは、例えば、蒸着法、吹付法、塗布法などで形成することができる。
電圧印加用電極３ａ・３ｂ、スピン検出層４、電圧検出用電極８ａ～８ｃなどは、例えば、蒸着法、吹付法、塗布法などで形成することができる。
【0029】
次に、キラリティ検出装置２０を用いて被検物９に含まれるキラル物質のキラリティを検出する方法について説明する。以下の方法は制御部７によりキラリティ検出装置２０を制御することにより実行することができる。また、制御部７は、以下の方法を実行できるように設けられる。また、以下の方法は、制御部７を用いずに手動で実行してもよい。
【0030】
図１、２、４、５に示したキラリティ検出装置２０を用いた検出方法について説明する。この方法では、被検物９に磁場は印加しない。これらの装置では、電圧計測部６ａ又は制御部７は、スピン検出層４のｙ方向の電圧を検出できるように設けられる。また、スピン検出層４の材料には、スピン偏極を電荷流に変換するような材料とすることができる。例えば、スピン検出層４の材料はＰｔ、Ｗなどである。
【0031】
まず、電圧印加用電極３ａ、３ｂの間に電圧を印加し、被検物９に電界を生じさせる。このように電界を生じさせると、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果により被検物９に含まれるキラル物質にスピン偏極を生じさせることができる。被検物９に右手系のキラル物質が含まれる場合に生じるスピン偏極の偏極方向は、検物９に左手系のキラル物質が含まれる場合に生じるスピン偏極の偏極方向と逆になると考えられる。
【0032】
次に、電圧計測部６ａ又は制御部７を用いてスピン検出層４のｙ方向の電圧を検出する。スピン検出層４は被検物９と接触するように設けられるため、被検物９に含まれるキラル物質がスピン検出層４に接触し、逆スピンホール効果によりキラル物質のスピン偏極がスピン検出層４に電荷流を引き起こす。右手系キラル物質と左手系キラル物質とではスピン偏極の偏極方向が逆であるため、スピン検出層４に引き起こされる電荷流の向きも逆となり起電力の向きが逆になると考えられる。このため、電圧計測部６ａ又は制御部７を用いてスピン検出層４のｙ方向の電圧を検出して起電力の向きや大きさを判別基準と比較することにより、被検物９に含まれるキラル物質が右手系か左手系かなどを判別することができる。
【0033】
図３に示したキラリティ検出装置２０を用いた検出方法について説明する。この装置では、スピン検出層４の材料に強磁性材料を用いる。また、電圧計測部６ａ又は制御部７は、スピン検出層４と被検物９との間の電圧を検出できるように設けられる。この方法では、スピン検出層４から生じる磁場以外の磁場は被検物９に印加しない。
【0034】
まず、電圧印加用電極３ａ、３ｂの間に電圧を印加し、被検物９に電界を生じさせる。このように電界を生じさせると、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果により被検物９に含まれるキラル物質にスピン偏極を生じさせることができる。
【0035】
次に、電圧計測部６ａ又は制御部７を用いてスピン検出層４と被検物９との間の電圧を検出する。強磁性体からなるスピン検出層４は被検物９と接触するように設けられるため、非局所スピンバルブのように、強磁性体の磁化状態に応じてキラル物質のスピン偏極がスピン検出層４と被検物９との間に起電力を生じさせる。右手系キラル物質と左手系キラル物質とではスピン偏極の偏極方向が逆であるため、スピン検出層４と被検物９との間に生じる起電力は右手系キラル物質と左手系キラル物質とでは異なる。このため、電圧計測部６ａ又は制御部７を用いてスピン検出層４と被検物９との間の電圧を検出して起電力の向きや大きさを判別基準と比較することにより、被検物９に含まれるキラル物質が右手系か左手系かなどを判別することができる。
【0036】
ＣＩＳＳ効果の逆効果によるキラリティ検出装置
上述のキラリティ検出装置２０では、ＣＩＳＳ効果を利用してキラル物質のキラリティを検出していたが、本実施形態では、ＣＩＳＳの逆効果を利用してキラル物質のキラリティを検出する。従って、本実施形態では、上述のスピン検出層４がスピン注入層４となり、上述の電圧印加用電極３ａ、３ｂが被検物９に生じる電圧を検出するための電極３ａ、３ｂとなる。装置の構成は、上述のキラリティ検出装置２０と同様である。
上述のキラリティ検出装置２０では、ＣＩＳＳ効果を利用してキラル物質のキラリティを検出していたが、本実施形態では、ＣＩＳＳの逆効果を利用してキラル物質のキラリティを検出する。従って、本実施形態では、上述のスピン検出層４がスピン注入層４となり、上述の電圧印加用電極３ａ、３ｂが被検物９に生じる電圧を検出するための電極３ａ、３ｂとなる。装置の構成は、上述のキラリティ検出装置２０と同様である。
【0037】
本実施形態のキラリティ検出装置２０は、キラル物質のキラリティを検出するためのキラリティ検出装置であって、キラル物質を含む被検物９に電気的に接続した電極３ａ及び電極３ｂと、被検物９と接触するように設けられたスピン注入層４と、電源部５と、制御部７とを備え、電源部５及び制御部７は、スピン注入層４に電流を流すように設けられ、制御部７は、電極３ａ及び電極３ｂを用いて前記キラル物質の前記電流の方向を横切る方向に生じる電圧を検出するように設けられ、かつ、検出された電圧に基づき前記キラル物質のキラリティを検出するように設けられたことを特徴とする。
本実施形態では、電源部５はスピン注入層４に電力を供給し、制御部７は電極３ａ、３ｂを用いて電圧を検出し、検出された電圧に基づきキラル物質のキラリティを検出する。
本実施形態では、電源部５はスピン注入層４に電力を供給し、制御部７は電極３ａ、３ｂを用いて電圧を検出し、検出された電圧に基づきキラル物質のキラリティを検出する。
【0038】
分離装置、分離方法
図６、図７は、本実施形態の分離装置の概略図である。
本実施形態の分離装置２５は、キラル物質の右手系と左手系とを分離するための分離装置２５であって、前記右手系及び前記左手系を含む溶液、液体又は気体が流れるように設けられた流路１６と、流路１６を流れる前記溶液、前記液体又は前記気体に電界を形成するように設けられた電圧印加部１２と、前記電界よりも下流の前記溶液、前記液体又は前記気体に磁場を形成するように設けられた磁場印加部１３とを備え、前記電界により生じた前記キラル物質のスピン偏極と、前記磁場との相互作用を利用して前記右手系と前記左手系とを分離することを特徴とする。
図６、図７は、本実施形態の分離装置の概略図である。
本実施形態の分離装置２５は、キラル物質の右手系と左手系とを分離するための分離装置２５であって、前記右手系及び前記左手系を含む溶液、液体又は気体が流れるように設けられた流路１６と、流路１６を流れる前記溶液、前記液体又は前記気体に電界を形成するように設けられた電圧印加部１２と、前記電界よりも下流の前記溶液、前記液体又は前記気体に磁場を形成するように設けられた磁場印加部１３とを備え、前記電界により生じた前記キラル物質のスピン偏極と、前記磁場との相互作用を利用して前記右手系と前記左手系とを分離することを特徴とする。
【0039】
本実施形態の分離装置２５は、溶液中、液体中又は気体中の右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８とを分離する装置である。従って、分離前の溶液、液体、又は気体には、右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８の両方が含まれる。
【0040】
本実施形態の分離装置２５は、キラル物質を含む溶液、液体又は気体１１を流すように設けられた流路１６を備える。流路１６中には、キラル物質を含む溶液、液体又は気体１１に電界を生じさせるように設けられた電圧印加用電極３ａ、３ｂ（電圧印加部１２）が設けられている。電圧印加用電極３ａ、３ｂは、生じさせる電界の方向が流路１６の流れの方向と平行になるように設けることができる。
【0041】
電源部５ａ（電圧印加部１２）を用いて電極３ａと電極３ｂとの間に電圧を印加し電界を生じさせると、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果により流路１６を流れる右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８にスピン偏極を生じさせることができる。右手系キラル物質１７で生じるスピン偏極の偏極方向は、左手系キラル物質１８で生じるスピン偏極の偏極方向と逆になると考えられる。なお、図６、図７における右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８の矢印の向きの関係は模式的なものであり、その向きに限定するものではない。
【0042】
磁場印加部１３は、電圧印加用電極３ａ、３ｂの間に生じさせた電界よりも下流の流路１６中に磁場を形成するように設けられる。磁場印加部１３は、例えば、電源部５ａ、５ｂ、５ｃとコイル１９、１９ａ、１９ｂを含むことができる。また、磁場印加部１３、１３ａ、１３ｂは、永久磁石であってもよく、微小磁石であってもよい。また、磁場印加部１３、１３ａ、１３ｂは、流路１６中に形成する磁場の向きが流路１６の流れの方向、電圧印加用電極３ａ、３ｂの間に生じさせた電界の向き、又は右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８のスピン偏極方向と平行となるように設けることができる。
【0043】
例えば、磁場印加部１３は、図６に示した分離装置２５のように設けることができる。この装置では、流路１６に巻きつくようにコイル１９が設けられており、このコイル１９に電源部５ｂを用いて直流電流を流す。このことにより、流路１６中に流れの方向と平行な磁場を発生させることができる。
スピン偏極が生じた右手系キラル物質１７と、スピン偏極が生じた左手系キラル物質１８とがこのような磁場中を流れると、スピン偏極の偏極方向と磁場の方向との関係で、右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８とのうち一方が流路１６を流れる速度が速くなり、他方が流路１６を流れる速度が遅くなる。このため、流路１６の流れ中において右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８とを分離することができる。従って、この分離装置２５ではクロマトグラフィー的に右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８とを分離する。
スピン偏極が生じた右手系キラル物質１７と、スピン偏極が生じた左手系キラル物質１８とがこのような磁場中を流れると、スピン偏極の偏極方向と磁場の方向との関係で、右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８とのうち一方が流路１６を流れる速度が速くなり、他方が流路１６を流れる速度が遅くなる。このため、流路１６の流れ中において右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８とを分離することができる。従って、この分離装置２５ではクロマトグラフィー的に右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８とを分離する。
【0044】
例えば、磁場印加部１３ａ、１３ｂを、図７に示した分離装置２５のように設けることができる。磁場印加部１３ａ、１３ｂは、漏れ磁場を利用して流路１６中に磁場を形成するように設けられる。磁場印加部１３ａは、電源部５ｂとコイル１９ａとを含み漏れ磁場を流路１６中に形成するように設けられる。磁場印加部１３ｂは、電源部５ｃとコイル１９ｂとを含み、漏れ磁場を流路１６中に形成するように設けられる。磁場印加部１３ａにより形成される磁場と磁場印加部１３ｂにより形成される磁場は同じ流路断面に位置する。
【0045】
スピン偏極が生じた右手系キラル物質１７と、スピン偏極が生じた左手系キラル物質１８とがこのような磁場中を流れると、スピン偏極の偏極方向と磁場の方向との関係で、右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８とのうち一方が磁場印加部１３ａにより形成される磁場中を流れ、他方が磁場印加部１３ｂにより形成される磁場中を流れる。このため、流路１６の流れ中において右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８とを分離することができる。
【0046】
流路１６は、磁場印加部１３ａにより形成される磁場中を流れたキラル物質が流路１６ａを流れ、磁場印加部１３ｂにより形成される磁場中を流れたキラル物質が流路１６ｂを流れるように分岐している。このため、磁場を用いて分離した右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８とが混合することを抑制することができる。従って、流路１６ａと流路１６ｂからそれぞれキラル物質を回収することにより、右手系キラル物質１７と左手系キラル物質１８と分けて回収することができる。
【0047】
キラル物質装置
図８は、本実施形態のキラル物質装置の概略斜視図である。
本実施形態のキラル物質装置３０は、キラル物質層２と、キラル物質層２に電界を形成することができるように設けられた第１電圧印加用電極３ａ及び第２電圧印加用電極３ｂと、キラル物質層２と接触するように設けられたスピン検出層４とを備え、第１電圧印加用電極３ａ及び第２電圧印加用電極３ｂは、第１電圧印加用電極３ａ及び第２電圧印加用電極３ｂのうち少なくとも一方が入力信号を入力するように設けられ、かつ、入力信号を入力することによりキラル物質層２に電界を形成するように設けられ、入力信号に応じてスピン検出層４の電界を横切る方向に生じる電圧が変化することを特徴とする。
図８は、本実施形態のキラル物質装置の概略斜視図である。
本実施形態のキラル物質装置３０は、キラル物質層２と、キラル物質層２に電界を形成することができるように設けられた第１電圧印加用電極３ａ及び第２電圧印加用電極３ｂと、キラル物質層２と接触するように設けられたスピン検出層４とを備え、第１電圧印加用電極３ａ及び第２電圧印加用電極３ｂは、第１電圧印加用電極３ａ及び第２電圧印加用電極３ｂのうち少なくとも一方が入力信号を入力するように設けられ、かつ、入力信号を入力することによりキラル物質層２に電界を形成するように設けられ、入力信号に応じてスピン検出層４の電界を横切る方向に生じる電圧が変化することを特徴とする。
【0048】
キラル物質装置３０は、キラル物質の特性を利用した装置であり、トランジスタであってもよく、メモリであってもよく、論理素子であってもよい。
【0049】
キラル物質層２は、キラル物質を含む層である。キラル物質層２は、右手系キラル物質及び左手系キラル物質のうちどちらか一方を主に含む層とすることができる。また、キラル物質層２は、右手系キラル物質からなる層と左手系キラル物質からなる層とが組み合わされた構造を有してもよい。
キラル物質層２は、単結晶であってもよく、多結晶であってもよく、微晶質であってもよく、液晶であってもよく、粉末の凝集体であってもよい。また、キラル物質層２は、キラル物質を含むゲルであってもよい。また、キラル物質層２は、導電体であってもよく、半導体であってもよく、絶縁体であってもよい。
キラル物質層２は、単結晶であってもよく、多結晶であってもよく、微晶質であってもよく、液晶であってもよく、粉末の凝集体であってもよい。また、キラル物質層２は、キラル物質を含むゲルであってもよい。また、キラル物質層２は、導電体であってもよく、半導体であってもよく、絶縁体であってもよい。
【0050】
第１電圧印加用電極３ａ及び第２電圧印加用電極３ｂは、キラル物質層２に電界を形成するための電極である。第１電圧印加用電極３ａと第２電圧印加用電極３ｂとの間に電圧を印加することによりキラル物質層２に電界が形成される。キラル物質装置３０は、図８に示した装置のように一対の電圧印加用電極３ａ、３ｂを有してもよく、電圧印加用電極３ａ、３ｂの対を複数有してもよい。
【0051】
電極３ａ、３ｂを用いてキラル物質層２に電界を発生させると、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果によりキラル物質層２に含まれるキラル物質にスピン偏極電子を生じさせることができる。また、キラル物質層２に形成する電界の向きが変わると、スピン偏極の向きが変わる。
【0052】
スピン検出層４は、キラル物質層２で生じさせたスピン偏極のスピンを吸収する層である。スピン検出層４は、例えば、図８に示したキラル物質装置３０のように、電圧印加用電極３ａ、３ｂの間に配置してもよい。また、スピン検出層４は、電圧印加用電極３ａ、３ｂの間に配置しなくてもよい。
また、一対の電圧印加用電極３ａ、３ｂを複数設ける場合、電圧印加用電極３ａ、３ｂの対と隣接する電圧印加用電極３ａ、３ｂの対との間にスピン検出層４を複数配置してもよい。このことにより、出力信号を出力するスピン検出層４を選択することが可能になる。
また、一対の電圧印加用電極３ａ、３ｂを複数設ける場合、電圧印加用電極３ａ、３ｂの対と隣接する電圧印加用電極３ａ、３ｂの対との間にスピン検出層４を複数配置してもよい。このことにより、出力信号を出力するスピン検出層４を選択することが可能になる。
【0053】
入力部２６は、電圧印加用電極３ａ、３ｂのうち少なくとも一方に入力信号を入力し、電圧印加用電極３ａ、３ｂの間のキラル物質層２に電界を形成するように設けられる。このため、入力信号に応じて変化する電界をキラル物質層２に形成することができる。例えば、入力部２６は、入力信号に応じてキラル物質層２に形成される電界の向きが変わるように設けることができる。キラル物質層２の電界の向きが変わると、キラル物質層２のスピン偏極の向きも変わる。このため、図８に示した装置３０のようにスピン検出層４を設けている場合、入力信号に応じてスピン検出層４の電界を横切る方向に生じる電圧の向きも変わる。この電圧の向きを出力部２７から出力信号として出力することにより、入力信号を出力信号に変換することができる。
なお、上記のキラリティ検出装置２０などについての説明は、矛盾がない限りキラル物質装置についても当てはまる。
なお、上記のキラリティ検出装置２０などについての説明は、矛盾がない限りキラル物質装置についても当てはまる。
【0054】
第１キラリティ検出実験
被検物をキラル物質であるCrNb3S6として図１のような装置Ａを作製した。CrNb3S6には、16.9μｍ×9.5μｍ×500ｎｍの単結晶を用いた。CrNb3S6のｃ軸（らせん軸）はｘ方向となるようにCrNb3S6を配置した。また、スピン検出層は、2μｍ×9.5μｍ×25ｎｍのＰｔ層とした。Ｐｔ層の抵抗率は450μΩｃｍであり、CrNb3S6単結晶の抵抗率は650μΩｃｍであった。
作製した装置Ａの写真を図９に示す。配線（１）（２）が電圧印加用電極でありCrNb3S6単結晶のｘ方向に電圧を印加する電極である。配線（５）（６）が電圧検出用電極でありCrNb3S6単結晶のｘ方向の電圧を検出する電極である。配線（４）（８）は、Ｐｔ層の端部に接続し、Ｐｔ層のｙ方向の電圧を検出する電極である。
被検物をキラル物質であるCrNb3S6として図１のような装置Ａを作製した。CrNb3S6には、16.9μｍ×9.5μｍ×500ｎｍの単結晶を用いた。CrNb3S6のｃ軸（らせん軸）はｘ方向となるようにCrNb3S6を配置した。また、スピン検出層は、2μｍ×9.5μｍ×25ｎｍのＰｔ層とした。Ｐｔ層の抵抗率は450μΩｃｍであり、CrNb3S6単結晶の抵抗率は650μΩｃｍであった。
作製した装置Ａの写真を図９に示す。配線（１）（２）が電圧印加用電極でありCrNb3S6単結晶のｘ方向に電圧を印加する電極である。配線（５）（６）が電圧検出用電極でありCrNb3S6単結晶のｘ方向の電圧を検出する電極である。配線（４）（８）は、Ｐｔ層の端部に接続し、Ｐｔ層のｙ方向の電圧を検出する電極である。
【0055】
被検物を非キラル物質であるＷＣ（タングステンカーバイト）として図１のような装置Ｂを作製した。ＷＣには、16.4μｍ×8.4μｍ×40ｎｍのサイズのものを用いた。また、スピン検出層は、2μｍ×8.4μｍ×25ｎｍのＰｔ層とした。Ｐｔ層の抵抗率は450μΩｃｍであり、ＷＣの抵抗率は530μΩｃｍである。
作製した装置Ｂの写真を図１０に示す。配線（１）（２）が電圧印加用電極でありＷＣのｘ方向に電圧を印加する電極である。配線（４）（５）が電圧検出用電極でありＷＣのｘ方向の電圧を検出する電極である。配線（３）（６）は、Ｐｔ層の端部に接続し、Ｐｔ層のｙ方向の電圧を検出する電極である。
作製した装置Ｂの写真を図１０に示す。配線（１）（２）が電圧印加用電極でありＷＣのｘ方向に電圧を印加する電極である。配線（４）（５）が電圧検出用電極でありＷＣのｘ方向の電圧を検出する電極である。配線（３）（６）は、Ｐｔ層の端部に接続し、Ｐｔ層のｙ方向の電圧を検出する電極である。
【0056】
装置ＡのCrNb3S6単結晶に流れる電流（（１）→（２））が－５ｍＡから５ｍＡとなるように配線（１）（２）の間に印加する電圧を変化させて配線（５）（６）間の電圧Ｖxx（CrNb3S6単結晶のｘ方向の電圧）及び配線（４）（８）間の電圧Ｖxy（Ｐｔ層のｙ方向の電圧）を測定した。また、測定値からCrNb3S6単結晶の抵抗値Ｒxx及びＰｔ層の抵抗値Ｒxyを算出した。
CrNb3S6単結晶を流れる電流が配線（１）から配線（２）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（２）から配線（１）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖxxは、配線（５）の電位が配線（６）の電位より高いときにプラスの電圧とした。電圧Ｖxyは、配線（４）の電位（CrNb3S6にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（８）の電位（CrNb3S6にプラス電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
CrNb3S6単結晶を流れる電流が配線（１）から配線（２）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（２）から配線（１）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖxxは、配線（５）の電位が配線（６）の電位より高いときにプラスの電圧とした。電圧Ｖxyは、配線（４）の電位（CrNb3S6にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（８）の電位（CrNb3S6にプラス電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
【0057】
装置ＢのＷＣに流れる電流（（１）→（２））が－５ｍＡから５ｍＡとなるように配線（１）（２）の間に印加する電圧を変化させて配線（４）（５）間の電圧Ｖxx（ＷＣのｘ方向の電圧）及び配線（３）（６）間の電圧Ｖxy（Ｐｔ層のｙ方向の電圧）を測定した。また、測定値からＷＣの抵抗値Ｒxx及びＰｔ層の抵抗値Ｒxyを算出した。
ＷＣを流れる電流が配線（１）から配線（２）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（２）から配線（１）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖxxは、配線（４）の電位が配線（５）の電位より高いときにプラスの電圧とした。電圧Ｖxyは、配線（３）の電位（ＷＣにプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（６）の電位（ＷＣにプラスの電流の流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
ＷＣを流れる電流が配線（１）から配線（２）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（２）から配線（１）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖxxは、配線（４）の電位が配線（５）の電位より高いときにプラスの電圧とした。電圧Ｖxyは、配線（３）の電位（ＷＣにプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（６）の電位（ＷＣにプラスの電流の流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
【0058】
横方向の測定電圧値Ｖxxの変化を示すグラフを図１１（ａ）に示し、算出された抵抗値Ｒxxの変化を示すグラフを図１１（ｂ）に示す。装置Ａ、ＢのいずれでもＶxxは、配線（１）（２）間に印加する電圧に応じて変化した。また、Ｒxxは一定であった。
Ｐｔ層の縦方向の測定電圧値Ｖxyの変化を示すグラフを図１２（ａ）に示し、算出された抵抗値Ｒxyの変化を示すグラフを図１２（ｂ）に示す。装置Ｂ（ＷＣ）ではＶxyは出力されずＲxyはゼロであったのに対し、装置Ａ（CrNb3S6）では、CrNb3S6にプラスの電流が流れるように電圧が印加するとＰｔ層にプラスの電圧Ｖxyが生じ、CrNb3S6にマイナスの電流が流れるように電圧が印加するとＰｔ層にマイナスの電圧Ｖxyが生じた。電圧Ｖxyと、CrNb3S6に流れる電流Ｉとは比例関係にあった。また、作製した装置ＡにおいてＲxyはCrNb3S6に流す電流Ｉが大きくなるほど少しずつ大きくなりやや非線形な振舞いを示した。
Ｐｔ層の縦方向の測定電圧値Ｖxyの変化を示すグラフを図１２（ａ）に示し、算出された抵抗値Ｒxyの変化を示すグラフを図１２（ｂ）に示す。装置Ｂ（ＷＣ）ではＶxyは出力されずＲxyはゼロであったのに対し、装置Ａ（CrNb3S6）では、CrNb3S6にプラスの電流が流れるように電圧が印加するとＰｔ層にプラスの電圧Ｖxyが生じ、CrNb3S6にマイナスの電流が流れるように電圧が印加するとＰｔ層にマイナスの電圧Ｖxyが生じた。電圧Ｖxyと、CrNb3S6に流れる電流Ｉとは比例関係にあった。また、作製した装置ＡにおいてＲxyはCrNb3S6に流す電流Ｉが大きくなるほど少しずつ大きくなりやや非線形な振舞いを示した。
【0059】
従って、被検物がキラル物質である場合、被検物に電流を流すとスピン検出層であるＰｔ層に起電力が生じることがわかった。このことから、被検物に電流を流しスピン検出層に起電力が生じるか否かを調べることにより、キラル物質か否かを判別することができることがわかった。
スピン検出層に起電力が生じた理由は、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果によりキラル物質にスピン偏極状態が生じ、このスピン偏極状態が、逆スピンホール効果によりスピン軌道相互作用が大きい物質であるＰｔ（スピン検出層）の電荷流に変換され起電力が生じたためと考えられる。
スピン検出層に起電力が生じた理由は、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果によりキラル物質にスピン偏極状態が生じ、このスピン偏極状態が、逆スピンホール効果によりスピン軌道相互作用が大きい物質であるＰｔ（スピン検出層）の電荷流に変換され起電力が生じたためと考えられる。
【0060】
次に、装置Ａを用いて電圧印加電極を変更して電圧Ｖxy（Ｐｔ層のｙ方向の電圧）を測定した。具体的には、図１３（ａ）に示した実線矢印のように配線（５）と配線（２）との間に電流を流した際の配線（４）（８）間の電圧Ｖxy（Ｐｔ層のｙ方向の電圧）を測定した。また、図１３（ａ）に示した点線矢印のように配線（６）と配線（２）との間に電流を流した際の配線（４）（８）間の電圧Ｖxy（Ｐｔ層のｙ方向の電圧）を測定した。電圧ＶxyからＰｔ層の抵抗値Ｒxyを算出した。
なお、印加電圧電極間の距離（CrNb3S6単結晶における電流が流れる距離）は、実線矢印のほうが点線矢印よりも長い。また、電流Ｉのプラス・マイナス及び電圧Ｖxyのプラス・マイナスは、上述の装置Ａを用いた測定と同じである。
なお、印加電圧電極間の距離（CrNb3S6単結晶における電流が流れる距離）は、実線矢印のほうが点線矢印よりも長い。また、電流Ｉのプラス・マイナス及び電圧Ｖxyのプラス・マイナスは、上述の装置Ａを用いた測定と同じである。
【0061】
図１３（ｂ）は電圧Ｖxyの変化を示すグラフであり、図１３（ｃ）は抵抗値Ｒxyの変化を示すグラフである。電圧Ｖxyは、図１２（ａ）の装置Ａでの測定結果と同様に、CrNb3S6にプラスの電流が流れるように電圧が印加するとＰｔ層にプラスの電圧Ｖxyが生じ、CrNb3S6にマイナスの電流が流れるように電圧が印加するとＰｔ層にマイナスの電圧Ｖxyが生じた。
【0062】
従って、スピン検出層であるＰｔ層を印加電圧用電極の間に配置していない場合でもスピン検出層に起電力が生じることがわかった。
キラル物質の電流が流れていない領域に接触するように設けたスピン検出層に起電力が生じる理由としては、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果によりキラル物質に生じるスピン偏極状態は、キラル物質の電流が流れていない部分のスピン偏極を引き起こすと考えられる。この引き起こされたスピン偏極が逆スピンホール効果によりＰｔ（スピン検出層）の電荷流に変換され起電力が生じたと考えられる。距離依存性はあるものの、比較的長い距離に渡って 起電力が検出可能であることがわかった。具体的には、数μm 程度の検出に加えて 10mm 程度の距離まで信号を検出している。
キラル物質の電流が流れていない領域に接触するように設けたスピン検出層に起電力が生じる理由としては、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果によりキラル物質に生じるスピン偏極状態は、キラル物質の電流が流れていない部分のスピン偏極を引き起こすと考えられる。この引き起こされたスピン偏極が逆スピンホール効果によりＰｔ（スピン検出層）の電荷流に変換され起電力が生じたと考えられる。距離依存性はあるものの、比較的長い距離に渡って 起電力が検出可能であることがわかった。具体的には、数μm 程度の検出に加えて 10mm 程度の距離まで信号を検出している。
【0063】
キラリティ判別実験
スピン検出層に生じる起電力からキラル物質の左手系と右手系を判別できるかどうかを確かめる実験を行った。
左手系のキラル物質にはCrSi2（Ｐ６4２２（Ｄ6 5））のバルク多結晶を用いた。CrSi2は、左巻きらせんの原子配列を有する結晶構造を有する。多結晶中のらせん軸の向きはバラバラである（無配向試料）。
図１４（ａ）にCrSi2バルク多結晶を用いて作製した装置Ｃの写真を示す。CrSi2バルク多結晶の両端には電圧印加用電極である配線（１）（２）を設けている。配線（１）（２）の間には、２つのＰｔ層を設け、左側のＰｔ層の両端に配線（３）（５）を接続し、右側のＰｔ層の両端に配線（４）（６）を接続した。
スピン検出層に生じる起電力からキラル物質の左手系と右手系を判別できるかどうかを確かめる実験を行った。
左手系のキラル物質にはCrSi2（Ｐ６4２２（Ｄ6 5））のバルク多結晶を用いた。CrSi2は、左巻きらせんの原子配列を有する結晶構造を有する。多結晶中のらせん軸の向きはバラバラである（無配向試料）。
図１４（ａ）にCrSi2バルク多結晶を用いて作製した装置Ｃの写真を示す。CrSi2バルク多結晶の両端には電圧印加用電極である配線（１）（２）を設けている。配線（１）（２）の間には、２つのＰｔ層を設け、左側のＰｔ層の両端に配線（３）（５）を接続し、右側のＰｔ層の両端に配線（４）（６）を接続した。
【0064】
装置ＣのCrSi2バルク多結晶に流れる電流（（１）→（２））が－２１ｍＡから２１ｍＡとなるように配線（１）（２）の間に印加する電圧を変化させて配線（３）（４）間の電圧Ｖxx（CrSi2バルク多結晶のｘ方向の電圧）及び配線（４）（６）間の電圧Ｖxy（Ｐｔ層のｙ方向の電圧）を測定した。
CrSi2バルク多結晶を流れる電流が配線（１）から配線（２）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（２）から配線（１）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖxxは、配線（３）の電位が配線（４）の電位より高いときにプラスの電圧とした。電圧Ｖxyは、配線（４）の電位（CrSi2バルク多結晶にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（６）の電位（CrSi2バルク多結晶にプラスの電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
CrSi2バルク多結晶を流れる電流が配線（１）から配線（２）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（２）から配線（１）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖxxは、配線（３）の電位が配線（４）の電位より高いときにプラスの電圧とした。電圧Ｖxyは、配線（４）の電位（CrSi2バルク多結晶にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（６）の電位（CrSi2バルク多結晶にプラスの電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
【0065】
ｘ方向の測定電圧値Ｖxxの変化を示すグラフを図１４（ｂ）に示し、Ｐｔ層のｙ方向の測定電圧値Ｖxyの変化を示すグラフを図１４（ｃ）に示す。電圧値Ｖxxは、配線（１）（２）間に印加する電圧に応じて変化した。電圧値Ｖxyは、CrSi2バルク多結晶にプラスの電流が流れるように電圧が印加されるとマイナスの電圧となり、CrSi2バルク多結晶にマイナスの電流が流れるように電圧が印加されるとプラスの電圧となった。電圧Ｖxyと、CrSi2バルク多結晶に流れる電流Ｉとは比例定数がマイナスの比例関係にあった。
【0066】
右手系のキラル物質にはNbSi2（Ｐ６4２２（Ｄ6
4））のバルク多結晶を用いた。NbSi2は、右巻きらせんの原子配列を有する結晶構造を有する。多結晶中のらせん軸の向きはバラバラである（無配向試料）。
図１５（ａ）にNbSi2バルク多結晶を用いて作製した装置Ｄの写真を示す。NbSi2バルク多結晶の両端には電圧印加用電極である配線（１）（２）を設けている。配線（１）（２）の間には、２つのＰｔ層を設け、左側のＰｔ層の両端に配線（３）（５）を接続し、右側のＰｔ層の両端に配線（４）（６）を接続した。
図１５（ａ）にNbSi2バルク多結晶を用いて作製した装置Ｄの写真を示す。NbSi2バルク多結晶の両端には電圧印加用電極である配線（１）（２）を設けている。配線（１）（２）の間には、２つのＰｔ層を設け、左側のＰｔ層の両端に配線（３）（５）を接続し、右側のＰｔ層の両端に配線（４）（６）を接続した。
【0067】
装置ＤのNbSi2バルク多結晶に流れる電流（（１）→（２））が－２１ｍＡから２１ｍＡとなるように配線（１）（２）の間に印加する電圧を変化させて配線（５）（６）間の電圧Ｖxx（NbSi2バルク多結晶のｘ方向の電圧）及び配線（４）（６）間の電圧Ｖxy（Ｐｔ層のｙ方向の電圧）を測定した。
NbSi2バルク多結晶を流れる電流が配線（１）から配線（２）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（２）から配線（１）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖxxは、配線（５）の電位が配線（６）の電位より高いときにプラスの電圧とした。電圧Ｖxyは、配線（４）の電位（NbSi2バルク多結晶にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（６）の電位（NbSi2バルク多結晶にプラスの電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
NbSi2バルク多結晶を流れる電流が配線（１）から配線（２）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（２）から配線（１）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖxxは、配線（５）の電位が配線（６）の電位より高いときにプラスの電圧とした。電圧Ｖxyは、配線（４）の電位（NbSi2バルク多結晶にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（６）の電位（NbSi2バルク多結晶にプラスの電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
【0068】
ｘ方向の測定電圧値Ｖxxの変化を示すグラフを図１５（ｂ）に示し、Ｐｔ層のｙ方向の測定電圧値Ｖxyの変化を示すグラフを図１５（ｃ）に示す。電圧値Ｖxxは、配線（１）（２）間に印加する電圧に応じて変化した。電圧値Ｖxyは、NbSi2バルク多結晶にプラスの電流が流れるように電圧が印加されるとプラスの電圧となり、NbSi2バルク多結晶にマイナスの電流が流れるように電圧が印加されるとマイナスの電圧となった。電圧Ｖxyと、NbSi2バルク多結晶に流れる電流Ｉとは比例定数がプラスの比例関係にあった。
【0069】
これらの実験から右手系キラル物質を用いた装置のスピン検出層に生じる起電力の向きは、左手系キラル物質を用いた装置のスピン検出層に生じる起電力の向きと逆であることがわかった。このことから、被検物（キラル物質）に電流を流しスピン検出層に生じる起電力の向きを調べることにより、キラル物質を右手系か左手系かを判別することができることがわかった。
スピン検出層に生じる起電力の向きが逆になる理由としては、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果によりキラル物質のスピン偏極状態の偏極方向が、右手系と左手系とで逆になると考えられる。このため、逆スピンホール効果によりスピン流が変換されて生じるスピン検出層の起電力の向きも、右手系と左手系とで逆になると考えられる。
スピン検出層に生じる起電力の向きが逆になる理由としては、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果によりキラル物質のスピン偏極状態の偏極方向が、右手系と左手系とで逆になると考えられる。このため、逆スピンホール効果によりスピン流が変換されて生じるスピン検出層の起電力の向きも、右手系と左手系とで逆になると考えられる。
【0070】
無配向試料である多結晶キラル物質を用いた装置Ｃ、Ｄでも、スピン検出層に起電力が生じたことから、スピン検出層で生じる起電力の向きは、スピン軸の向きに関わらずキラル物質が右手系か左手系かで決まることがわかった。従って、ＣＩＳＳ効果は、キラル物質の分子レベル（又は結晶レベル）で成立することがわかった。このことから、溶液中のキラル物質、キラル物質である液晶、キラル物質である絶縁体でも同様に右手系か左手系かを判別することができると考えられる。
【0071】
第２キラリティ検出実験
上述の第１キラリティ検出実験及びキラリティ判別実験では、被検物であるキラル物質に導電体を用いたが、第２キラリティ検出実験では被検物に絶縁体である左水晶と右水晶を用いて実験を行った。左水晶は、結晶構造に左巻きのらせんの原子配列を有する左手系のキラル物質であり、右水晶は、結晶構造に右巻きのらせんの原子配列を有する右手系のキラル物質である。なお、水晶は絶縁体であるため、キラル物質には電流は流れない。そこで、ＣＩＳＳ効果の逆効果を用いて測定を行った。つまり、Ｐｔ層の両端に電圧を印加し、キラル物質に発生する電圧を検出する。
上述の第１キラリティ検出実験及びキラリティ判別実験では、被検物であるキラル物質に導電体を用いたが、第２キラリティ検出実験では被検物に絶縁体である左水晶と右水晶を用いて実験を行った。左水晶は、結晶構造に左巻きのらせんの原子配列を有する左手系のキラル物質であり、右水晶は、結晶構造に右巻きのらせんの原子配列を有する右手系のキラル物質である。なお、水晶は絶縁体であるため、キラル物質には電流は流れない。そこで、ＣＩＳＳ効果の逆効果を用いて測定を行った。つまり、Ｐｔ層の両端に電圧を印加し、キラル物質に発生する電圧を検出する。
【0072】
図１６（ａ）に左水晶を用いて作製した装置Ｅの写真を示す。左水晶の両端には電圧検出用電極である配線（１）（２）を設けている。配線（１）（２）の間にＰｔ層を設け、Ｐｔ層の両端に配線（３）（４）を接続した。このＰｔ層は第１キラリティ検出実験ではスピン検出層として機能したが、逆効果を用いる第２キラリティ検出実験では、電圧印加用電極として機能する。
配線（３）（４）を用いてＰｔ層に印加する電圧（パルス電圧）を変化させて配線（１）（２）間の電圧Ｖyx（水晶のｘ方向の電圧）を測定した。
Pt層を流れる電流が配線（３）から配線（４）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（４）から配線（３）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖyxは、配線（１）の電位（Pt層にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（２）の電位（Pt層にプラス電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
配線（３）（４）を用いてＰｔ層に印加する電圧（パルス電圧）を変化させて配線（１）（２）間の電圧Ｖyx（水晶のｘ方向の電圧）を測定した。
Pt層を流れる電流が配線（３）から配線（４）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（４）から配線（３）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖyxは、配線（１）の電位（Pt層にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（２）の電位（Pt層にプラス電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
【0073】
水晶のｘ方向の測定電圧値Ｖyxの変化を示すグラフを図１６（ｂ）に示す。図１６（ｂ）ではＰｔ層に印加する電圧を電流値Ｉ（ｍＡ）で示している。
配線（３）（４）に印加する電圧を変化させると、水晶に起電力が生じた。また、左水晶に発生する測定電圧値Ｖyxと、Ｐｔ層に印加する電圧とは比例定数がマイナスの比例関係にあった。このように電圧値Ｖyxの変化傾向は、第１キラリティ検出実験及びキラリティ判別実験と同様であった。
配線（３）（４）に印加する電圧を変化させると、水晶に起電力が生じた。また、左水晶に発生する測定電圧値Ｖyxと、Ｐｔ層に印加する電圧とは比例定数がマイナスの比例関係にあった。このように電圧値Ｖyxの変化傾向は、第１キラリティ検出実験及びキラリティ判別実験と同様であった。
【0074】
図１７（ａ）に右水晶を用いて作製した装置Ｆの写真を示す。右水晶の両端には電圧検出用電極である配線（１）（２）を設けている。配線（１）（２）の間にＰｔ層を設け、Ｐｔ層の両端に配線（３）（４）を接続した。このＰｔ層は第１キラリティ検出実験ではスピン検出層として機能したが、逆効果を用いる場合は、電圧印加用電極として機能する。
配線（３）（４）を用いてＰｔ層に印加する電圧（パルス電圧）を変化させて配線（１）（２）間の電圧Ｖyx（水晶のx方向の電圧）を測定した。
Pt層を流れる電流が配線（３）から配線（４）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（４）から配線（３）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖyxは、配線（１）の電位（Pt層にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（２）の電位（Pt層にプラス電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
配線（３）（４）を用いてＰｔ層に印加する電圧（パルス電圧）を変化させて配線（１）（２）間の電圧Ｖyx（水晶のx方向の電圧）を測定した。
Pt層を流れる電流が配線（３）から配線（４）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（４）から配線（３）へ流れるときの電流値をマイナスとした。電圧Ｖyxは、配線（１）の電位（Pt層にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（２）の電位（Pt層にプラス電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
【0075】
右水晶のx方向の測定電圧値Ｖyxの変化を示すグラフを図１７（ｂ）に示す。図１７（ｂ）ではPt層に印加する電圧を電流値Ｉ（ｍＡ）で示している。
配線（３）（４）に印加する電圧を変化させると、水晶に起電力が生じた。また、右水晶に発生する測定電圧値Ｖyxと、Pt層に印加する電圧とは比例定数がプラスの比例関係にあった。このように電圧値Ｖyxの変化傾向は、第１キラリティ検出実験及びキラリティ判別実験と同様であった。
配線（３）（４）に印加する電圧を変化させると、水晶に起電力が生じた。また、右水晶に発生する測定電圧値Ｖyxと、Pt層に印加する電圧とは比例定数がプラスの比例関係にあった。このように電圧値Ｖyxの変化傾向は、第１キラリティ検出実験及びキラリティ判別実験と同様であった。
【0076】
装置Ｅと装置Ｆにおける実験結果から、キラル物質に生じる起電力の向きを調べることにより、絶縁体であるキラル物質が右手系か左手系かであるかを判別することができることがわかった。
絶縁体であるキラル物質を用いた装置Ｅと装置Ｆのキラル物質に起電力が生じる理由は、次のように考えられる。Pt層に電圧を印加した場合、スピンホール効果によりスピン流がPt層からキラル物質に注入され、キラル物質にスピン偏極が生じる。このキラル物質のスピン偏極は、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果の逆効果により、キラル物質中に起電力を生じさせると考えられる。
絶縁体であるキラル物質を用いた装置Ｅと装置Ｆのキラル物質に起電力が生じる理由は、次のように考えられる。Pt層に電圧を印加した場合、スピンホール効果によりスピン流がPt層からキラル物質に注入され、キラル物質にスピン偏極が生じる。このキラル物質のスピン偏極は、キラリティ誘起スピン選択性（ＣＩＳＳ）効果の逆効果により、キラル物質中に起電力を生じさせると考えられる。
【0077】
第３キラリティ検出実験
第３キラリティ検出実験では、キラル分子である酒石酸を分散させたキラル分子分散溶液を被検物として実験を行った。
図１８（ａ）に装置Ｇの写真を示す。装置Ｇでは、ガラス基板上に３本の白金電極を設けており、上の白金電極の両端に配線（１）（２）を接続し、中間の白金電極の両端に配線（３）（４）を接続し、下の白金電極の両端に配線（５）（６）を接続している。そして、３本の白金電極と重なるように基板上にキラル分子分散溶液を滴下している。
第３キラリティ検出実験では、キラル分子である酒石酸を分散させたキラル分子分散溶液を被検物として実験を行った。
図１８（ａ）に装置Ｇの写真を示す。装置Ｇでは、ガラス基板上に３本の白金電極を設けており、上の白金電極の両端に配線（１）（２）を接続し、中間の白金電極の両端に配線（３）（４）を接続し、下の白金電極の両端に配線（５）（６）を接続している。そして、３本の白金電極と重なるように基板上にキラル分子分散溶液を滴下している。
【0078】
装置Ｇのキラル分子分散溶液に流れる電流（上の白金電極から下の白金電極へ流れる電流）が－１００μＡから＋１００μＡとなるように配線（２）（６）の間に印加する電圧を変化させて配線（３）（４）間の電圧Ｖを測定した。
キラル分子分散溶液を流れる電流が配線（２）から配線（６）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（６）から配線（２）へ流れるときの電流値をマイナスとした。
電圧Ｖは、配線（３）の電位（キラル分子分散溶液にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（４）の電位（キラル分子分散溶液にプラスの電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
キラル分子分散溶液を流れる電流が配線（２）から配線（６）へ流れるときの電流値をプラスとし、電流が配線（６）から配線（２）へ流れるときの電流値をマイナスとした。
電圧Ｖは、配線（３）の電位（キラル分子分散溶液にプラスの電流が流れる方向を向いて右側）が配線（４）の電位（キラル分子分散溶液にプラスの電流が流れる方向を向いて左側）よりも高いときにプラスの電圧とした。
【0079】
測定電圧値Ｖの変化を示すグラフを図１８（ｂ）に示す。電圧値Ｖは、配線（２）（６）間に印加する電圧に応じて変化した。電圧値Ｖは、キラル分子分散溶液にプラスの電流が流れるように電圧が印加されるとマイナスの電圧となり、キラル分子分散溶液にマイナスの電流が流れるように電圧が印加されるとプラスの電圧となった。電圧Ｖと、キラル分子分散溶液に流れる電流Ｉとは比例定数がマイナスの比例関係にあった。
このように電圧値Ｖの変化傾向は、第１及び第２キラリティ検出実験並びにキラリティ判別実験と同様であった。
このように電圧値Ｖの変化傾向は、第１及び第２キラリティ検出実験並びにキラリティ判別実験と同様であった。
【符号の説明】
【0080】
２：キラル物質層 ３ａ、３ｂ： 電圧印加用電極 ４：スピン検出層 ５、５ａ、５ｂ、５ｃ：電源部 ６ａ、６ｂ、６ｃ：電圧計測部 ７：制御部 ８ａ、８ｂ、８ｃ：電圧検出用電極 ９：被検物 １１：キラル物質を含む溶液、液体又は気体 １２：電圧印加部 １３、１３ａ、１３ｂ：磁場印加部 １５：流路部材 １６、１６ａ、１６ｂ：流路 １７：右手系キラル物質 １８：左手系キラル物質 １９、１９ａ、１９ｂ：コイル ２０：キラリティ検出装置 ２５：分離装置 ２６：入力部 ２７：出力部 ３０：キラル物質装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
