東京科学大学，岡山大学，京都大学は，光を当て，固体中の特定の電子が外へ抜けやすい散逸を作ることで，非相反相互作用を人工的に生み出す方法を理論提案した（ニュースリリース）。
熱平衡状態にある通常の物質は，一方が他方に力を加えると同じ大きさで逆向きの力が同時に返るという，作用反作用の法則に従う。しかし，外部からエネルギーが注がれ続ける非平衡の状況では，この対称性が破れる場合があり，非相反相互作用と呼ばれる。
さらに，生体に限らず，化学的・光学的に駆動された人工粒子系を含むアクティブマター分野でも，非相反相互作用を作り出すことができている。この研究では，こうしたアクティブマター分野の知見を手がかりに，固体の中でも非相反相互作用を人工的に作れるのかを新たに問い直した。
研究グループは，光によって一部の電子だけが外へ抜けやすい散逸を作り分けることで，アクティブマターで知られる非相反相互作用の作り方を固体に応用し，固体中の電子間相互作用を非相反にできることを理論的に予言した。この理論を二層の磁性金属を接合した系に適用することで，ニ層の磁性体が追いかけっこ運動を起こし，回転し続ける状態へ相転移することを予言した。
具体的には，周波数を合わせて照射することで，固体中で狙った種類の電子だけが速やかに外へ逃げる散逸を意図的に作ることによって電子間相互作用を非相反にすることを提案した。金属磁性体の相互作用は本来，二重占有状態を介して強まるため，最も安定になりやすい並びは二重占有状態の成分を多く含む。
そこで二重占有状態にだけに散逸を与えると，その成分が選択的に捨てられ，本来の安定な並びへ向かうのとは逆向きの有効トルクが生じる。さらに材料設計により，光と共鳴する電子スピンと共鳴しない電子スピンを用意し，前者にのみこの散逸を働かせる。
すると，片方の電子スピンにのみ光誘起のトルクが働くため，片方の電子スピンは他方と同じ方向を向きたがる一方，逆のスピンは逆を向こうとするという状況が実現する。
この仕組みを金属磁性体の二層接合系に適用し，片方の層だけに共鳴する光を当てると，二層の磁化は互いを追いかける回転を始め，光強度を高めると時間的に回り続けるカイラル相が現れると予言した。光強度を調整するだけで，出現の有無や回転速度を制御できる見通しだという。
研究グループは，今後は，このような追いかけっこ現象を他の量子物質に見出すことで，熱平衡状態では実現し得ない，新たな非平衡量子相の探索を進めるとしている。
