Spin–orbit coupling and beyond in chiral-induced spin selectivity
Source abstract
Abstract
Chiral-Induced Spin Selectivity (CISS) describes the emergence of spin-polarized electron transport in chiral systems without magnetic fields-a remarkable effect in light-element materials with weak intrinsic spin-orbit coupling (SOC). This mini-review analyzes the microscopic origins of CISS, highlighting how molecular chirality, local electric fields, and dynamic distortions enhance effective SOC and drive spin-dependent transport. We critically assess existing models in terms of their symmetry constraints, phenomenological assumptions, and compliance with Onsager reciprocity. Recent developments combining relativistic quantum mechanics and complete multipole representations reveal a direct link between chirality density and spin current pseudoscalars, suggesting a field-theoretic foundation for CISS. These insights could help positioning light-element chiral nanomaterials as tunable platforms for probing and engineering spin-selective phenomena at the nanoscale.
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Research context
OpenAlex topics: Magnetic properties of thin films · Topological Materials and Phenomena · Magnetism in coordination complexes
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Affiliations
Department of Chemistry, Università degli Studi di Pavia and INSTM, Via Taramelli 12, 27100 Pavia, Italy
University School for Advanced Studies (IUSS), Piazza della Vittoria 15, 27100 Pavia, Italy
Department of Physics “A. Volta”, Università degli Studi di Pavia, Via Bassi 6, 27100 Pavia, Italy
Department of Chemistry, Università degli Studi di Milano, Via Golgi 19, 20133 Milano, Italy
Funding
Ministero dell'Università e della Ricerca
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