国立研究开发法人日本原子力研究开发机构（JAEA，简称原子力机构）原子力科学研究所尖端基础研究中心强关联锕系元素科学研究团队的德永阳团队负责人与石飞尊之博士研究员（现为日本东北大学研究生院理学研究科博士研究员）、日本东北大学金属材料研究所的清水悠晴助教（现为东京大学物性研究所助教）、青木大教授等人组成的研究团队于7月28日宣布，在铀化合物“URhSn”中发现了尽管晶体结构左右对称、但仅电子排列具有手性的电子状态。该成果有望应用于新型光学功能材料和自旋电子学材料的开发。相关成果已发表在《Physical Review Letters》的7月20日刊上。
图1 研究成果概要（供图：日本原子力研究开发机构）
像左手和右手那样镜像与原像不重合的性质被称为“手性（chirality）”，即使由相同原子构成的化合物，它也与医药品药效差异、香气和味道差异等各种现象相关，已成为支撑生命、食品、材料化学的重要概念。
以往学界普遍认为，产生手性必须要求原子排布呈左右不对称。
研究团队于2026年2月从理论上发现了即使原子排列左右对称、电子运动（排列）也会产生手性的“纯电子手性”的存在。“纯电子手性”是电子排列自发选择右手系或左手系从而产生手性的概念，此后研究团队一直在推进候选物质的探索。
此次研究人员在已明确的“纯电子手性”产生条件下探索了候选物质。使用符合条件的由铀（U）、铑（Rh）、锡（Sn）组成的化合物“URhSn”晶体样品，通过核磁共振（NMR）法详细调查了电子状态。
NMR法是利用原子核在磁场中表现出的共振现象的测量方法，与MRI原理相同，可高灵敏度地调查物质内部的电子状态、磁性以及原子周围的局域环境。
已知“URhSn”的晶体结构本身不存在“手性”。
研究发现，当冷却至零下219℃（54K）以下时，物质内部电子的对称性发生变化。铀原子周围电子分布出现明确方向性，其排列方式整体形成了具有手性的新电子状态（手性反铁四极子序）。
反铁四极矩秩序是电子电荷分布的方向和畸变在相邻位点以相反方向（反铁性）规则排列的状态，过去已有在稀土、锕系化合物中的相关报道。
此前未有仅通过电子状态变化就能产生手性物质报告，本研究的发现颠覆了传统常识，由此证明了该理论预测的正确性以及这种电子态的真实存在。
德永团队负责人表示：“我认为今后必须以本次研究成果获得的认知为起点，探明该现象会在哪些物质、何种条件下产生。通过探明这些问题，我们的首要目标是实现该现象在室温下显现。未来，若将其应用于可低能耗切换手性的技术，有望开发出自由度更高的器件。由于铀化合物操作难度大、研究门槛高，因此仍存有大量未解之谜，是蕴藏全新量子态的宝库。我们认为本次成果展现出了这类材料巨大的应用潜力”。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Physical Review Letters
论文：NMR Evidence for Spontaneous Electronic Chiral Order in URhSn
DOI：doi.org/10.1103/1vjx-4jfv
