當電子穿過具有螺旋狀結構的手性分子時，會在穿過的電子上誘導出強烈的自旋極化。這種現象被稱為「手性誘導自旋選擇性（CISS）」，目前正在全球範圍內被廣泛研究。
CISS效應被認為與手性結構中本質存在的、電子與自旋的非平凡耦合機制有關。然而，儘管已經有許多相關的旁證被報告，但要對其進行定量評估卻很困難，這一直是CISS研究中的重要課題。
日本大學共同利用機關法人自然科學研究機構分子科學研究所協奏分子系統研究中心的佐藤拓朗助教、後藤拓研究生、山本浩史教授等人的研究團隊，聚焦於具有手性對稱的有機超導體，驗證了與自旋軌域相輔作用密切相關的非互易性。結果，成功在超導狀態下觀測到了遠超理論預測值的強烈的非互易傳導。
圖1 (a)超導中非互易傳導的模式圖。由於庫柏對漲落產生的有限電阻值，在某個行進方向和與之成180度反向的行進方向上具有不同的值，因此，方向不同，流過的電流值也不同；(b)在有機手性超導中觀測到的強烈非互易傳導。為便於比較，在右側展示了無機極性超導中的非互易傳導的強度。可以看出，有機手性超導超過了無機極性超導中以往報導案例的最大值。（供圖：分子科學研究所）
值得注意的是，在自旋軌域相輔作用（非互易傳導所必需的關鍵因素）非常小的有機物質中出現瞭如此強烈的響應。這表明手性可能帶來電子運動與自旋的非平凡耦合，並且還發現其強度大幅超過了從普通有機物質中的自旋軌域相輔作用所預測的值。此外，假定由手性誘導的自旋三重態庫柏對能夠生成，就可以解釋所觀測到的強烈非互易效應。
該成果有望以手性這一特徵結構為核心，為新型超導器件和功能性設計提供指導方針。相關成果已發表在《Physical Review Research》上。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Physical Review Research
論文：Sturdy spin-momentum locking in a chiral organic superconductor
DOI：10.1103/PhysRevResearch.7.023056
