螺旋狄拉克电流中的手性诱导自旋选择性:赫利希子辅助机制
该研究发展了一种用于手性诱导自旋选择性(CISS)的量子化手性场机制。对应的量子名为螺旋子(heliciton):一种具有相位坐标 \(φ-qz\)、螺旋动量 \(\hbar q\) 和能量 \(\hbarΩ_q\) 的螺旋模式。螺旋电子可以吸收或发射该量子,从而将该研究先前工作中建立的静态手性顶点转化为非弹性共振散射过程。利用第一玻恩散射理论,该工作表明,一个入射的双自旋通道态会产生两个螺旋子辅助的边带。吸收过程将 \(\uparrow k\) 通道转化为 \(\downarrow,k+q\) 边带,而发射过程将 \(\downarrow k\) 通道转化为 \(\uparrow,k-q\) 边带。因此,螺旋子同时提供了将手性转换转变为共振自旋选择通道所需的螺旋动量与能量。这两个边带从静态理论继承了相同的采样电流重叠 \(J_χ(k)\),但获得了不同的运动学权重与不同的共振失谐量。边带扇区在各自孤立的螺旋子共振处达到完全自旋极化,当 \(Δ_-(k,q)=0\) 时 \(P_{\rm sb}(k,q)\simeq +1\),当 \(Δ_+(k,q)=0\) 时 \(P_{\rm sb}(k,q)\simeq -1\)。反转螺旋手性(即 \(q\rightarrow -q\))会互换两个边带通道并反转极化方向。该工作未引入任何特设的自旋依赖势。自旋选择性源于三个要素:螺旋狄拉克电流纹理、量子化的螺旋对称环境运动,以及螺旋动量与能量的共振交换。该机制将CISS识别为一种螺旋子辅助的共振机制,在非弹性边带扇区中产生自旋极化。
量科快讯
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