CP自旋分辨ARPES。a， 在六个选定动量下采集的 EDC a （±k我，其中 i = 1、2 或 3），具有固定的自旋和圆极化。特别是，橙色曲线是通过测量正k值、右圆偏振光和自旋向上通道（C（k， ↑）下的EDCs获得的，而绿色曲线是通过测量负k值、左圆偏振光和自旋下通道（C（−k， ↓））获得的。b， 具有反向自旋和圆偏振光构型的ARPES光谱。橙色曲线表示 C（−k， ↑），而绿色曲线表示 C+++−(k，↓）。c，ARPES 图像，指示 EDC 的 k 值。需要注意的是，a和b中的构型显示出大于实验不确定性的差异。d，报告了自旋积分和自旋分辨测量的圆二色性振幅（在k处求和以查看实际残差）。数据显示，自旋积分信号（灰色曲线）显示出大至10%的有限值（这也与实验不确定度8%相似，如参考文献所示。39），但自旋分辨通道的振幅明显更大，上行和下行通道的振幅分别为2倍和3倍。振幅值是从 a 和 b 以及扩展数据图 3 中显示的数据中提取的，在包括 Sherman 函数并计算真正的自旋极化之后，如方法中所述。其他指示的k点，以及动量分布曲线的二向色振幅，如图4和图5所示，并证实了我们结果的有效性。图片来源：自然（2024 年）。DOI： 10.1038/s41586-024-07033-8
一个国际研究小组发现了一种新的物质状态，其特征是存在一种称为手性电流的量子现象。这些电流是通过电子的协同运动在原子尺度上产生的，这与传统的磁性材料不同，传统的磁性材料的特性源于称为自旋的电子的量子特性及其在晶体中的有序性。
手性是科学中极其重要的特性，例如，它也是理解DNA的基础。在发现的量子现象中，通过研究光与物质之间的相互作用来检测电流的手性，其中适当的偏振光子可以从材料表面发射具有明确自旋态的电子。
这一发现发表在《自然》杂志上，大大丰富了我们对量子材料的了解，以寻找手性量子相和材料表面发生的现象。
“这些量子态存在的发现可能为开发一种新型电子学铺平道路，这种电子学使用手性电流作为信息载体来代替电子的电荷，”威尼斯Ca'Foscari大学凝聚态物理学研究员Federico Mazzola解释道。
“此外，这些现象可能对基于新型手性光电器件的未来应用产生重要影响，并在新传感器的量子技术领域以及生物医学和可再生能源领域产生重大影响。
这项研究源于一个理论预测，由于使用了意大利Elettra同步加速器，这项研究直接并首次验证了这种量子态的存在，直到现在仍然神秘而难以捉摸。到目前为止，关于这种现象存在的知识实际上仅限于对某些材料的理论预测。它在固体表面的观察使它对开发新的超薄电子设备非常有趣。
该研究小组包括国内和国际合作伙伴，包括威尼斯大学、自旋研究所、CNR 材料研究所和萨勒诺大学，他们研究了科学界已经知道的电子特性和超导自旋电子学应用的材料现象，但新发现具有更广泛的范围， 更加普遍，适用于广泛的量子材料。
这些材料正在彻底改变量子物理学和当前新技术的发展，其特性远远超出了经典物理学所描述的特性。
更多信息：费德里科·马佐拉（Federico Mazzola），表面自旋轨道手性金属的特征，《自然》（2024）。DOI： 10.1038/s41586-024-07033-8.www.nature.com/articles/s41586-024-07033-8
