你永远不会想到的转折：在微观层面理解手性与电流之间关系的突破，可能帮助我们开发手性信息技术。
东北大学、曼彻斯特大学和大阪大学的研究人员取得了一项突破，可能点燃下一代手性信息技术的发展。
手性是材料的一种性质，它的镜像与原件不相同——就像我们的左右手。这种独特的特性创造了两种不同的状态，研究人员认为这些状态未来可以用于存储数字信息，就像传统计算中的“0”和“1”状态。
“在各种材料中，螺旋磁体特别有趣，因为它们通过其磁结构展现手性，”东北大学的亚历克斯·广岛·梅奥说，“然而，使用这些材料进行信息存储的一个主要挑战在于如何有效地读取它们的手性。”
一个有希望的解决方案来源于一种叫做非互易电子传输的异常效应，在这种效应中，电流在一个方向上比在另一个方向上流动得更容易。这种单向电流流动，称为整流，直接反映材料的手性，并可能作为一种“读取”磁信息的方式。
梅奥解释说：“如果我们能找到一种方法来准确地利用手性存储数据，这将意味着信息存储设备的新时代。然而，这种整流效应在手性磁体中的微观机制尚未完全理解。揭开这一机制对于建立能够有效检测手性和增强读取性能的材料设计原则至关重要。”
这个合作研究项目通过聚焦一种独特的量子材料——α-EuP3——来填补这一知识空白，该材料是一种螺旋磁性材料，其中铕元素（Eu）原子的局部磁矩形成手性磁纹理。他们通过外部磁场精确控制磁结构，从而操控材料的电子行为，以揭示非互易传输的微观起源。这些发现描述在2025年1月23日最近发表的《国家科学院院刊（PNAS）》的一项研究中。
与具有复杂“电子能带结构”的传统金属不同，这些结构决定了电子在材料中的流动，α-EuP3具有更简单的电子景观，使其成为揭示磁性和电子传输直接关系的理想平台。通过在手性与非手性相之间改变材料的磁状态，研究人员观察到在手性相中出现了强烈的整流效应，一旦磁状态转变为非手性相，这种效应便完全消失。
结合实验结果和理论计算，他们证明了手性相中的“磁扭曲”直接导致电子能带不对称性，从而引发单向电流流动。
这项工作提供了对磁性手性如何支配电子传输的关键微观级理解，提供了设计新的功能量子材料的关键见解，并使未来在手性信息存储和下一代电子设备中的应用成为可能。
