几何自旋轨道耦合与手性诱导自旋选择性

我们报道了一种称为几何自旋轨道耦合（SOC）的新型 SOC。从弯曲空间中的相对论理论出发，我们推导了嵌入平坦三维空间中的一般曲线上的有效非相对论哈密顿量。几何 SOC 为 $O(m^{-1})$，其中 $m$ 为电子质量，因而远大于 $O(m^{-2})$ 的传统 SOC。估计其在纳米尺度螺旋中的能量尺度为百 meV 量级。我们以耦合螺旋模型计算了作为手性诱导自旋选择性代表的电流诱导自旋极化。我们发现其依赖于螺旋的手性，且在施加 $1~{\rm \mu A}$ 电荷电流时，每 ${\rm nm}$ 量级为 $0.01 \hbar$。