2026年10月15日——日本原子能研究开发机构核科学研究研究所先进科学研究中心强关联锕系科学研究组的组长 Yo Tokunaga 和博士后研究员 Takayuki Ishitobi（现为东北大学理学研究科博士后研究员），以及现为东京大学物性研究所助理教授的 Yusei Shimizu 和东北大学金属材料研究所教授 Dai Aoki 等组成的研究组，于7月28日宣布，他们在铀化合物 URhSn 中发现了一种电子态：尽管晶体结构本身左右对称，但仅电子排布具有手性。该发现有望推动新型光学功能材料和自旋电子学材料的开发。相关结果发表于7月20日出版的Physical Review Letters。

镜像无法与原物体重合的性质——如左右手那样——被称为“手性”。它涉及广泛现象，包括药物疗效差异，以及由相同原子组成的化合物在香气和味道上的差异，是支撑生命科学、食品科学和材料化学的重要概念。

传统上认为，手性需要原子以左右不对称的方式排列。今年2月，该研究组在理论上发现存在“纯电子手性”，即即使原子排列本身左右对称，手性也可由电子的运动（排布）产生。纯电子手性是一种概念，指电子排布自发选择右手或左手构型，从而产生手性；此后该团队一直在寻找候选材料。

因此，研究人员在先前被认为会引发纯电子手性的条件下寻找候选材料。他们使用符合这些条件的、由铀（U）、铑（Rh）和锡（Sn）组成的化合物 URhSn 的晶体样品，利用核磁共振（NMR）研究了其详细电子态。NMR 是一种利用原子核在磁场中表现出的共振现象的测量技术。其原理与 MRI 相同，可对材料内部的电子态、磁性质以及原子周围局域环境进行高灵敏度研究。

已知该化合物本身的晶体结构不具有手性。然而，当冷却至零下219℃（54 K）以下时，材料内部电子的对称性发生了变化。

研究人员发现，铀原子周围的电子分布变得具有方向性，整体排布形成了一种具有手性的新电子态，称为手性反铁四极矩序。

反铁四极矩序是一种电子电荷分布的取向和畸变在相邻位点以相反方向规则排列的状态，已在稀土和锕系化合物中被报道。

此前尚无材料被报道仅由电子态变化产生手性，这颠覆了传统认知，并为该理论及其物理实现提供了证明。

Tokunaga 评论道：“今后，我们认为有必要以本研究的发现为起点，阐明哪些材料和条件会引发这一现象。通过厘清这一点，我们的首要目标是在室温下实现该现象。未来，我们希望将这一知识应用于能够以低能耗切换手性的技术，从而推动开发更灵活、功能更强的器件。由于铀化合物难以处理和研究，仍有许多未解之谜，使其成为新量子态的宝库。我们认为，这一成果展示了它们的巨大潜力。”