Un électron dans une molécule, c'est comme une toupie lancée dans le bon sens. Les molécules chirales, tordues d'un seul côté comme un escalier en colimaçon, ne laissent passer que les électrons ayant une direction de rotation donnée. Cette propriété s'appelle la sélectivité de spin induite par chiralité, et elle permet de contrôler le spin sans aimants.
Les chercheurs ont assemblé une structure multicouche de points quantiques — de minuscules cristaux qui émettent de la lumière lorsqu'ils sont excités — et les ont reliés par des molécules chirales. Ils ont éclairé l'échantillon avec de la lumière polarisée circulairement (dont le champ électrique tourne en cercle) tout en appliquant un champ magnétique. Il s'est avéré que le temps de décroissance de la luminescence dépend de l'intensité et de la direction du champ magnétique, ainsi que du sens de rotation de la lumière.
Cette dépendance indique que le spin de l'électron, après avoir traversé la molécule chirale, conserve sa polarisation et précesse dans le champ magnétique, comme une toupie. Les scientifiques ont construit un modèle qui prend en compte la précession du spin et les processus de décroissance, et il reproduit bien les données expérimentales.
C'est la première fois que la cohérence quantique — la capacité du spin à conserver sa phase — a pu être observée dans de tels systèmes à température ambiante. Auparavant, ces expériences nécessitaient des températures très basses. Désormais, les assemblages chiraux de points quantiques pourraient devenir une plateforme pour la spintronique — l'électronique qui utilise le spin de l'électron — et pour les technologies quantiques.
Les points quantiques sont si petits que leur taille détermine la couleur de leur luminescence : plus le point est petit, plus la longueur d'onde de la lumière émise est courte. Ainsi, une même structure chimique peut produire différentes couleurs, du rouge au bleu.