分子振动驱动的自旋极化在手性分子中导致手性选择性
材料科学
2024-12-05 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
手性现象遍布多个科学领域-物理学、化学、生物学和天文学-并深刻影响其基本原理。最近，手性诱导自旋选择(CISS)现象因其潜在应用和引人入胜的底层物理而受到关注。尽管 CISS 备受关注，但其微观机制仍有争议，这阻碍了实际应用和进一步的理论发展。本研究挑战了将 CISS 相关现象归因于由电流引起的自旋极化和跨界面电子传输的已建立观点。我们提出，手性分子中的分子振动主要驱动自旋极化，从而支配 CISS。通过配合精确工程化的磁性多层结构的电化学电池，我们演示了类似于层间交换耦合的磁相互作用对于 CISS 至关重要。我们的理论研究表明，分子振动促进手性依赖的自旋极化，这在 CISS 相关现象中发挥关键作用，例如磁阻和使用铁磁体的手性分子分离。这些发现需要对诸多科学领域的系统设计和分析提出范式转变，将自旋动力学的作用从传统领域如固体物理学扩展到化学反应、分子生物学乃至药物发现。
引用
@article{arxiv.2412.03082,
title = {Spin polarization driven by molecular vibrations leads to enantioselectivity in chiral molecules},
author = {Shinji Miwa and Tatsuya Yamamoto and Takashi Nagata and Shoya Sakamoto and Kenta Kimura and Masanobu Shiga and Weiguang Gao and Hiroshi M. Yamamoto and Keiichi Inoue and Taishi Takenobu and Takayuki Nozaki and Tatsuhiko Ohto},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.03082},
year = {2024}
}