手性诱导自旋选择性中由电荷俘获与趋肤效应导致的磁手性电荷泵浦
介观与纳米尺度物理
2025-01-07 v4
摘要
手性诱导自旋选择性(CISS)在通过手性分子的输运中产生巨大的自旋极化，为新型自旋电子器件和对映体分离铺平了道路。与传统输运不同，CISS磁电阻(MR)违背昂萨格倒易关系，在零偏压下反转电极磁化时表现出显著的电阻变化。然而，其潜在机制仍悬而未决。在本工作中，我们提出CISS MR源于改变电子隧穿势垒并规避昂萨格关系的电荷俘获，这不同于先前基于自旋极化的模型。电荷俘获由非厄米趋肤效应主导，其中耗散导致波函数在铁磁体-手性分子界面处呈指数局域化。反转磁化或手性会改变局域化方向，从而改变分子中杂质/缺陷态的占据（即电荷俘获）——我们将此现象称为磁手性电荷泵浦。我们的理论解释了为何CISS MR可远超铁磁体自旋极化，以及为何手性分子违背倒易关系而手性金属却不违背。此外，它预测了超出传统CISS框架的奇异现象，包括仅由磁场（无需铁磁电极）诱导的非对称MR，这已被近期实验证实。本工作增进了对CISS的理解，并开辟了通过磁手性电荷泵浦控制化学与生物系统中静电相互作用的途径。
引用
@article{arxiv.2201.03623,
title = {Magnetochiral Charge Pumping due to Charge Trapping and Skin Effect in Chirality-Induced Spin Selectivity},
author = {Yufei Zhao and Kai Zhang and Jiewen Xiao and Kai Sun and Binghai Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.03623},
year = {2025}
}
备注
27 pages and 5 figures