Un escalier en colimaçon sur lequel roulent des billes. Les unes tournent à droite, les autres à gauche. Les marches sont disposées de telle sorte que les billes qui tournent à droite passent plus vite, tandis que celles qui tournent à gauche restent coincées. C'est à peu près ce qui se passe à l'intérieur des molécules hélicoïdales — par exemple, dans la double hélice de l'ADN. Les électrons qui la traversent se divisent en deux catégories selon le sens de leur rotation interne (spin). Ce phénomène est appelé sélectivité de spin induite par la chiralité, ou CISS. Mais jusqu'à présent, on ne savait pas exactement comment l'hélice transforme le mouvement aléatoire des électrons en un flux stable avec une prédominance d'un spin.
Les auteurs de l'étude ont construit un modèle : un électron saute d'une molécule donneuse à travers une chaîne d'ADN vers un accepteur. À l'intérieur de l'hélice, l'électron subit une interaction spin-orbite — c'est comme si la géométrie même de l'escalier poussait légèrement les billes en fonction de leur rotation. Mais cette seule poussée ne suffit pas. Le rôle principal est joué par la relaxation — le processus par lequel l'électron perd de l'énergie, comme une bille qui frotte contre la rampe. Les auteurs ont introduit une condition particulière : la relaxation ne distingue pas les spins, mais sa vitesse est choisie de manière à « geler » l'avantage temporaire d'un type d'électrons. L'interaction spin-orbite faible ne crée qu'un léger déséquilibre, et la dissipation le fige, le transformant en une polarisation stable du courant.
Si l'on retourne mentalement l'hélice — en la transformant en son image miroir — la direction préférentielle du spin s'inverse également. Ainsi, la molécule agit comme un filtre magnétique sans aucun aimant. Ce mécanisme est universel : il n'est pas lié à une molécule particulière et fonctionne grâce à la dissipation, présente dans tout environnement. Comprendre ces processus ouvre la voie au contrôle des courants de spin dans les matériaux organiques — et c'est un pas vers l'électronique du futur, où l'information est transportée par la rotation de l'électron au lieu de la charge.
La double hélice de l'ADN, longue de seulement quelques nanomètres, peut agir comme un filtre efficace ne laissant passer les électrons que dans un seul sens de rotation — un peu comme un tourniquet de métro qui ne s'ouvre que dans un sens.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, le signal extraterrestre était codé dans la polarisation des ondes radio — peut-être que la nature a utilisé une astuce similaire pour transmettre des informations au niveau moléculaire bien avant nous.