非磁性分子结中手性诱导自旋选择性起源的群论方法

自旋轨道耦合在非磁性系统中引发一系列自旋-电荷相互转换现象,其中某些空间对称性被降低或缺失。手性诱导自旋选择性(CISS)是一个统称非磁性手性系统中自旋依赖电子转移的术语,即此类情形之一,出现在从无机材料到分子器件的多种看似无关的情况中。特别是,分子结中 CISS 的起源是当前激烈争论的问题。在此我们推导了该效应出现的一组几何条件,暗示了除相关定量问题外对称性的基础作用。我们的方法利用输运散射形式中的点群对称性,表明就自旋极化的出现以及由此可能的 CISS 出现而言,电极对称性与分子对称性同样重要。结果表明,当引入降低对称性的相对转动时,独立的金属纳米接触可展现自旋极化。作为推论,若整个结以特定方式呈手性,带有 $\textbf{非手性}$ 分子的分子结也可沿输运方向展现自旋极化。该形式体系还可预测结中用对映体伙伴替换手性分子时自旋极化的定性变化。基于密度泛函理论的量子输运计算证实了我们的所有预测,并在单粒子框架内提供了进一步的定量见解。