Винтовая лестница задаёт ритм шагам: если по ней бежит поток людей, их движение неизбежно закручивается. Нечто похожее происходит в спиральных молекулах — например, в ДНК или некоторых белках. Когда через такую молекулу пропускают электрический ток, электроны не просто летят прямо. Они огибают изгибы молекулярной цепочки, и это круговое движение порождает крошечное магнитное поле — молекулярный орбитальный момент.

Именно этот внутренний магнитный вихрь, как показали авторы новой работы, отвечает за давнюю загадку физики — эффект хирально-индуцированной спиновой селективности (CISS). Суть эффекта проста: левозакрученная молекула пропускает электроны с одним направлением спина (собственного вращения) лучше, чем с другим, а правозакрученная — наоборот. Раньше считалось, что всё дело в контактах молекулы с электродами. Но эксперименты намекали: главный «фильтр» — сама молекула.

Новая теория связывает направление этого момента с хиральностью молекулы — её «левизной» или «правизной». Момент возникает из-за того, что путь электрона искривлён, словно русло реки. Это искривление действует на электрон подобно магнитному полю. В результате сопротивление молекулы меняется в зависимости от намагниченности контактов — даже если напряжение не меняет знак. Теория не нарушает фундаментальные законы симметрии и предсказывает новые эффекты: например, кривые тока от напряжения для левых и правых молекул могут пересекаться несколько раз.

Так модель из простой геометрии и тока объясняет широкий круг явлений — от магнитосопротивления до электрической магнитохиральной анизотропии (зависимости проводимости от направления тока и магнитного поля). Винтовая лестница внутри молекулы оказалась ключом к управлению спинами без внешних магнитов.