キラル物質に純粋なスピンを注入するとき、方向が重要になる(When Injecting Pure Spin into Chiral Materials, Direction Matters)

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2024-05-03 ノースカロライナ州立大学(NCState)

ノースカロライナ州立大学とピッツバーグ大学の研究者たちは、電子のスピン情報がキラルな物質を通過する際に、その注入方向が重要であることを発見しました。キラル「ゲートウェイ」は、効率的なスピントロニクスデバイスの設計に利用できる可能性があります。研究では、スピンの吸収がスピンの方向とキラル軸との角度に影響されることが示されました。この発見は、キラル物質とスピンに関する理解を深めるものであり、さらなる研究が期待されます。

<関連情報>

キラリティが誘起するスピン流の巨大な異方性吸収 Colossal anisotropic absorption of spin currents induced by chirality

RUI SUN, ZIQI WANG, BRIAN P. BLOOM, ANDREW H. COMSTOCK, […], AND DALI SUN
Science Advances  Published:3 May 2024
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adn3240

Abstract

The chiral induced spin selectivity (CISS) effect, in which the structural chirality of a material determines the preference for the transmission of electrons with one spin orientation over that of the other, is emerging as a design principle for creating next-generation spintronic devices. CISS implies that the spin preference of chiral structures persists upon injection of pure spin currents and can act as a spin analyzer without the need for a ferromagnet. Here, we report an anomalous spin current absorption in chiral metal oxides that manifests a colossal anisotropic nonlocal Gilbert damping with a maximum-to-minimum ratio of up to 1000%. A twofold symmetry of the damping is shown to result from differential spin transmission and backscattering that arise from chirality-induced spin splitting along the chiral axis. These studies reveal the rich interplay of chirality and spin dynamics and identify how chiral materials can be implemented to direct the transport of spin current.

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