螺旋狄拉克电流辅助的手性诱导自旋选择性的Heliciton机制

我们为手性诱导自旋选择性（CISS）发展了一种量子化的手性场机制。相应的量子是heliciton：一种具有相位坐标$\phi-qz$、螺旋动量$\hbar q$和能量$\hbar\Omega_q$的螺旋模式。螺旋电子可以吸收或发射这种量子，将我们先前工作中发展的静态手性顶点转变为非弹性共振散射过程。使用一阶Born散射理论，我们证明入射的双自旋通道态会产生两个heliciton辅助的边带。吸收将$\uparrow k$通道转换为$\downarrow,k+q$边带，而发射将$\downarrow k$通道转换为$\uparrow,k-q$边带。因此，heliciton提供了将手性转换转变为共振自旋选择性通道所需的螺旋动量和能量。这两个边带继承了静态理论中相同的采样电流重叠$J_\chi(k)$，但获得了不同的运动学权重和不同的共振失谐。在各自的孤立heliciton共振处，边带扇区达到完全自旋极化，对于$\Delta_-(k,q)=0$，$P_{\rm sb}(k,q)\simeq +1$；对于$\Delta_+(k,q)=0$，$P_{\rm sb}(k,q)\simeq -1$。反转螺旋手性，$q\rightarrow -q$，会互换两个边带通道并反转极化。没有引入临时的自旋相关势。自旋选择性来自三个要素：螺旋狄拉克电流纹理、量子化的螺旋对称环境运动以及螺旋动量和能量的共振交换。这将CISS确定为一种heliciton辅助的共振机制，在非弹性边带扇区产生自旋极化。