Transverse Spin Selectivity in Helical Nanofibers Prepared without any Chiral Molecule

选择性 分子 材料科学 横截面 自旋(空气动力学) 纳米纤维 纳米技术 物理 化学 有机化学 量子力学 热力学 催化作用 结构工程 工程类
作者
Chenchen Wang,Zeng-Ren Liang,X.H. Chen,Aimin Guo,Guanghao Ji,Qing-Feng Sun,Yong Yan
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:133 (10) 被引量:1
标识
DOI:10.1103/physrevlett.133.108001
摘要

In the last decade, chirality-induced spin selectivity (CISS) has undergone intensive study. However, there remain several critical issues, such as the microscopic mechanism of CISS, especially transverse CISS where electrons are injected perpendicular to the helix axis of chiral molecules, quantitative agreement between experiments and theory, and at which level the molecular handedness is key to the CISS. Here, we address these issues by performing a combined experimental and theoretical study on conducting polyaniline helical nanofibers which are synthesized in the absence of any chiral species. Large spin polarization is measured in both left- and right-handed nanofibers for electrons injected perpendicular to their helix axis, and it will be reversed by switching the nanofiber handedness. We first develop a theoretical model to study this transverse CISS and quantitatively explain the experiment. Our results reveal that our theory provides a unifying scheme to interpret a number of CISS experiments, quantitative agreement between experiments and numerical calculations can be achieved by weak spin-orbit coupling, and the supramolecular handedness is sufficient for spin selectivity without any chiral species.
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