Theoretical study on chiral-induced spin selectivity

手性诱导自旋选择性的理论研究

• 批准号: 20J01875
• 负责人: 加藤 彰人
• 金额: $ 2万
• 依托单位: The Open University of Japan
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J01875/
• 关键词: カイラリティ; ヤーンテラー効果; 電気トロイダル単極子; フォノン; スピン軌道相互作用; スピンフィルター; スピン選択性; ヤーン・テラー効果; 円錐交差

カイラリティ誘起スピン選択性 (chirality-induced spin selectivity, CISS) と呼ばれるカイラル物質が示す巨大スピン偏極効果の機構解明を目的とした理論的研究を行っている。CISSを引き起こす要素としてカイラル分子に含まれる核振動自由度に着目し、この分子系におけるスピン・フィルター効果の定式化を行った。核振動自由度は軌道角運動量固有状態間の巨大なエネルギー差を作り出し、それがスピン・フィルター効果を大幅に増幅しうることを明らかにした。このカイラル分子系におけるスピン・フィルター効果は螺旋結晶におけるフォノン自由度によって増幅されるスピン分裂幅として一般化可能なことを示した。その際フォノン自由度との相互作用効果を取り入れた電子有効モデルを導出し、それがカイラル結晶特有の掌性を変えることで符号が反転するスピン分裂項として表現されることを発見した。また、カイラル結晶におけるフォノンと電子スピン間の角運動量交換過程を明らかにするため、従来曖昧なまま残されていたフォノンの角運動量および擬角運動量を明確に区別する理論を構築した。

Chirality-induced spin selectivity (CISS) and the mechanism of large polarization effect of the substance are studied theoretically. CISS is a molecular system that contains nuclear vibrational degrees of freedom. The degree of freedom of nuclear vibration is greatly different from that of orbital angular motion. The molecular system of this kind is characterized by the following: spiral crystallization, increasing amplitude, generalization, etc. The interaction effect of the electron has been obtained. The electron has been obtained. The angular motion of the crystal and the electron is clearly distinguished.

项目成果

ヘリカル鎖におけるフォノン誘起電気トロイダル単極子

螺旋链中的声子感应电环形单极子

• 发表时间: 2022
• 作者: 加藤彰人;岸根順一郎
• 通讯作者: 岸根順一郎

擬ヤーン・テラー分子がもつカイラル誘起スピン選択効果

伪 Yahn-Teller 分子的手性诱导自旋选择效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 加藤彰人;山本浩史;岸根順一郎
• 通讯作者: 岸根順一郎

カイラリティとスピン選択性

手性和自旋选择性

• 发表时间: 2023
• 作者: 加藤彰人

A Chiral Molecule and its Geometric Phase Effect

手性分子及其几何相位效应

• 发表时间: 2021
• 作者: Akihito Kato;Jun-ichiro Kishine;Hiroshi Yamamoto
• 通讯作者: Hiroshi Yamamoto

Chirality-induced spin filtering in pseudo Jahn-Teller molecules

• DOI: 10.1103/physrevb.105.195117
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Akihito Kato;H. Yamamoto;J. Kishine