image: 示意图展示了该综述所提出的一个全面而集成的框架：它将手性诱导自旋选择性（CISS）效应的基本物理原理（自旋-轨道耦合、自旋过滤等）、表征手性结构与自旋极化的先进技术、以及其在能源转换、催化和自旋电子学中的应用前景紧密相连。该工作通过系统性地 bridging 理论、实验与应用，为理解和开发手性纳米材料的跨学科潜力提供了一个权威性的指南。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
手性，即结构与镜像不能重叠的几何特性，不仅是生命的基础，也在纳米科技中展现出巨大潜力。上海交通大学的研究团队在SCIENCE CHINA Chemistry发表综述，系统总结了手性纳米材料中的手性诱导自旋选择性效应。CISS效应使得电子在通过手性结构时，其自旋状态可被选择性过滤，无需依赖外部磁场即可实现自旋调控。
文章深入解析了CISS的量子机制，包括自旋-轨道耦合、自旋过滤与自旋阻塞等原理，并综述了表征手性结构与自旋极化的先进技术，如圆二色谱、电子显微镜和磁导原子力显微镜等。
“CISS效应将手性与自旋联系起来，为功能材料的设计提供了全新思路，”通讯作者姚琳副教授表示，“这对自旋电子学和催化系统具有深远影响。”
文中重点介绍了CISS在自旋阀、自旋发光二极管和霍尔传感器等自旋电子器件中的应用，以及在电催化析氧、析氢和二氧化碳还原反应中的性能提升。手性纳米材料还可增强光催化中的电荷分离和光吸收能力。
尽管已取得重要进展，作者指出在手性材料精准合成、反应机制理解和手性表征方面仍存在挑战，呼吁跨学科合作推动该类材料在可持续能源与量子技术中的实际应用。