注意差距:从解决手性诱导自旋选择性的理论基础到量子传感领域的先驱性应用

手性诱导自旋选择性(CISS)效应——即电子通过手性介质时在常温下获得显著自旋极化的现象——已被广泛实验观测,但其理论基础仍存在激烈争议。该效应的核心问题在于:其物理根源究竟源于螺旋几何结构还是更广义的手性特性?是否存在统一机制能解释固态/软物质系统、介观薄膜和单分子等不同体系中的现象?厘清现有模型间的关联对确定CISS是否存在普适理论框架,抑或需要建立体系特异性模型至关重要;若后者成立,则需明确这些模型的共同起点以实现CISS表现形式的有效分类。尽管理论体系尚不完善,近期关于CISS在电子转移系统、自由基对反应的磁场敏感性与相干性、手性杂化钙钛矿的偏振电致发光、DNA生物传感器以及对映体选择性检测等研究,凸显了该效应在自旋电子学、分子传感和量子信息处理领域的广泛关联性与应用潜力。本综述旨在弥合理论、实验与应用间的鸿沟,特别关注量子传感与计量学的发展前景。通过系统梳理CISS的基本框架,阐明构成该效应的“手性”、“诱导”和“自旋选择”三个要素的本质,并评述关键模型实现及其基本假设。该研究团队重点考察了新兴量子传感应用中的模型特异性影响,尤其以自旋关联自由基对为例——这类可调控的仿生平台为新兴分子量子技术提供了极具前景的研究载体。

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