用于模拟电子在手性分子中传输的可扩展动力学蒙特卡罗平台
介观与纳米尺度物理
2026-01-27 v1
摘要
分子手性与亚原子粒子（主要是电子或光子）的自旋角动量发生非可忽略的相互作用，是量子输运中多种自旋相关过滤效应的成因。其中，室温下的自旋选择性传输无疑是探索功能性自旋电子器件最具前景的特性之一。在此背景下，过去 25 年间实验上研究了两个主要效应并引起了学界的极大兴趣：所谓的电子磁手性各向异性 和手性诱导自旋选择性 (CISS)。尽管已有广泛研究，但其微观机制的建模仍缺乏共识。因此，两者究竟是真正截然不同，还是源于共同的物理原因，目前尚不清楚。为了实现建模主要不同理论并与现有实验证据进行检验的长期目标，我们编写了一个高效动力学蒙特卡罗 (kinetic Monte Carlo) 代码的核心。当前代码模拟外加电压下的电子传输，区分 和 自旋电流，并通过分子固有的电子迁移率以及电子运动、自旋与手性之间的有效耦合来参数化分子。该代码能够获取由这三者之间有效耦合产生的自旋过滤值。我们得到了在低电压下消失的效应，并伴随有在电磁手性各向异性实验中通常观察到的正负电压不对称性。
引用
@article{arxiv.2601.17525,
title = {An expandable kinetic Monte Carlo platform for modelling electron transport through chiral molecules},
author = {Silvia Giménez-Santamarina and Andrés Mora Martínez and Gérliz M. Gutiérrez-Finol and Alejandro Gaita-Ariño},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.17525},
year = {2026}
}