キラルでない結晶が“光の回転”を生む新原理を発見

～従来の定説を覆す新しいラマン光学活性の起源を解明～

2026（令和8）年5月21日
東京科学大学
東京大学
北海道大学
科学技術振興機構（JST）

発表のポイント

フェロアキシャル秩序に起因するラマン光学活性の発現機構を世界で初めて解明
フェロアキシャル秩序によって光とフォノンの新しい相互作用が生じることを解明
キラリティーの概念を拡張することで、新しい物性探索・光計測手法への応用に期待

東京科学大学（Science Tokyo） 理学院 物理学系の佐藤 琢哉 教授、楠野 楽到 大学院生、東京大学 大学院工学系研究科の木村 剛 教授、北海道大学 大学院工学研究院の渡邉 光 准教授らの研究グループは、中心対称性を持ち非磁性な結晶であるNiTiO3（チタン酸ニッケル）において、ラマン光学活性（Raman Optical Activity，ROA）が生じることを明らかにしました。
従来、ROAはキラル分子や磁性体など、右円偏光と左円偏光で応答が異なる系において観測されると考えられてきました。しかし本研究では、中心対称性を持つため本来は右円偏光と左円偏光で同じ応答を示すはずの結晶においても、フェロアキシャル秩序を持つ場合には、ラマン散乱強度に顕著な差が生じることを見いだしました。
さらに、対称性の解析および第一原理計算により、従来は電気双極子近似の範囲では生じないと考えられてきたこの現象が、実際にはその範囲内で生じ得ることを示しました。本研究は、キラルでない物質でもROAが生じ得ることを明らかにし、光と物質の相互作用に関する従来の理解を大きく拡張する成果です。
本成果は、米国物理学会誌「Physical Review Letters」に2026年5月19日（現地時間）付で掲載されるとともに、特に重要な論文としてEditors’ Suggestionに選出されました。
本研究は、科学技術振興機構（JST） 戦略的創造研究推進事業 ERATO（JPMJER2503）、CREST（JPMJCR24R5）、および次世代研究者挑戦的研究プログラム（SPRING）（JPMJSP2180）、日本学術振興会（JSPS） 科学研究費助成事業（科研費）（JP21H01032、JP22H01154、JP26H02234、JP25H00392、JP25H01247、JP23K13058、JP24K00581、JP25H02115）、文部科学省 X-NICS（JPJ011438）、自然科学研究機構 OMLプロジェクト（OML012301）、理化学研究所 TRIPイニシアティブおよび特別研究員制度、ならびに東京科学大学博士学生支援プログラム（Universities for International Research Excellence事業）の支援を受けて実施されました。

＜プレスリリース資料＞

本文　PDF（1.15MB）

＜論文タイトル＞

“Raman Optical Activity Induced by Ferroaxial Order in NiTiO3”

DOI：10.1103/wrv8-4f7k

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