Электрон в молекуле — как волчок, запущенный в нужную сторону. Хиральные молекулы, закрученные в одну сторону, как винтовая лестница, пропускают электроны только с одним направлением вращения. Это свойство называется хирально-индуцированной спиновой селективностью, и оно позволяет управлять спином без магнитов.
Исследователи собрали многослойную конструкцию из квантовых точек — крошечных кристаллов, которые светятся при возбуждении, — и связали их хиральными молекулами. Они освещали образец поляризованным по кругу светом (свет, у которого электрическое поле вращается по кругу) и одновременно прикладывали магнитное поле. Оказалось, что время затухания свечения зависит от величины и направления магнитного поля, а также от того, в какую сторону закручен свет.
Такая зависимость указывает на то, что спин электрона, прошедшего через хиральную молекулу, сохраняет свою поляризацию и прецессирует в магнитном поле, как волчок. Учёные построили модель, которая учитывает прецессию спина и процессы затухания, и она хорошо воспроизвела экспериментальные данные.
Это первый случай, когда квантовую когерентность — способность спина сохранять свою фазу — удалось наблюдать в таких системах при комнатной температуре. Раньше для подобных экспериментов требовались очень низкие температуры. Теперь хиральные сборки квантовых точек могут стать платформой для спинтроники — электроники, использующей спин электрона, — и квантовых технологий.
Квантовые точки настолько малы, что их размер определяет цвет свечения: чем меньше точка, тем короче длина волны излучаемого света, поэтому одна и та же химическая структура может давать разные цвета — от красного до синего.