非厄米交换作为手性诱导自旋选择性的起源

二十多年来，结构手性在自旋极化中的作用已被广泛研究，其对生命起源、催化和量子现象都有影响。然而，是否所有手性诱导自旋选择性（CISS）效应都源于一个共同机制仍不清楚。我们证明，在结构手性电子系统中打破所有镜像对称性会强制产生一种孪生电子交换，这种交换本质上同时违反了宇称P和时间反演T对称性，但保持了哈密顿量的组合PT对称性。这种交换产生了电子自旋和运动内在地联系在一起的量子态，这是CISS的一个关键特征。在界面处，这些态通过自旋-动量锁定驱动自旋和电荷积累。我们的发现建立了一个将量子统计、非厄米物理和自旋输运与结构手性联系起来的新范式。该框架统一了所有观察到的CISS效应，并为设计用于自旋电子学和量子应用的手性材料提供了指导原则。