論文の概要: Mind the Gap: From Resolving Theoretical Foundations of Chiral(ity)-Induced Spin Selectivity to Pioneering Implementations in Quantum Sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.05611v1
- Date: Thu, 07 Aug 2025 17:52:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-08 18:59:39.977894
- Title: Mind the Gap: From Resolving Theoretical Foundations of Chiral(ity)-Induced Spin Selectivity to Pioneering Implementations in Quantum Sensing
- Title（参考訳）: マインド・ザ・ギャップ:キラル(シティ)によるスピン選択の理論的基礎の解明から量子センシングにおけるパイオネリング実装まで
- Authors: Yan Xi Foo, Aisha Kermiche, Farhan T. Chowdhury, Clarice D. Aiello, Luke D. Smith,
- Abstract要約: キラル(シティ)によるスピン選択性(CISS)効果は実験的に広く観測されているが、その理論的基礎は現在も活発に議論されている。
CISS効果の最近の研究は、スピントロニクス、分子センサー、量子情報処理における幅広い概念的関連性と潜在的な応用を強調している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The chiral(ity)-induced spin selectivity (CISS) effect, where electrons passing through a chiral medium acquire significant spin-polarization at ambient temperatures, has been widely observed experimentally, yet its theoretical foundations remain actively debated. Open questions persist regarding whether CISS originates from helical geometry or more general chirality, and whether a unified mechanism can account for phenomena across solid-state and soft-matter systems, mesoscopic films, and single molecules. Clarifying the interrelations between existing models is essential to determine if a universal picture of CISS can be found or whether system-specific models are required, and if so, where their common starting point should lie for a workable classification of CISS manifestations. Despite this theoretical fragmentation, recent studies of CISS effects in electron transfer systems, magnetic field sensitivity and coherence of radical pair reactions, polarized electroluminescence in chiral hybrid perovskites, DNA-based biosensors, and enantioselective detection, highlight its broad conceptual relevance and potential applications in spintronics, molecular sensors, and quantum information processing. In this review, we help bridge the gap between theory, experiment, and implementation, with a particular focus on prospects for quantum sensing and metrology. We outline fundamental frameworks of CISS, clarifying what constitutes the `chiral', the `induced', and the `spin-selectivity' that makes up CISS, before going on to survey key model realizations and their assumptions. We examine some of the emerging quantum sensing applications and assess the model-specific implications, in particular exemplifying these in the context of spin-correlated radical pairs, which offer a promising, tunable, and biomimetic platform for emerging molecular quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: キラル(シティ)誘起のスピン選択性(CISS)効果は、キラル媒質を通過する電子が周囲の温度で重要なスピン偏極を得る効果であり、実験的に広く観察されているが、その理論的基礎は現在も活発に議論されている。
CISSはヘリカル幾何に由来するのか、より一般的なキラリティに由来するのか、固体およびソフトマター系、メソスコピックフィルム、単一分子にまたがる現象を統一されたメカニズムで説明できるのか、というオープンな疑問が続いている。
既存のモデル間の相互関係を明らかにすることは、CISSの普遍的な画像を見つけることができるか、システム固有のモデルが必要かどうかを判断するために不可欠である。
この理論的な断片化にもかかわらず、最近のCISSの電子伝達系における効果、ラジカル対反応の磁場感度とコヒーレンス、キラルハイブリッドペロブスカイト中の偏光エレクトロルミネッセンス、DNAベースのバイオセンサー、およびエナンチオ選択的検出の研究は、スピントロニクス、分子センサー、量子情報処理における幅広い概念的関連性と潜在的な応用を強調している。
本稿では,理論,実験,実装のギャップを埋める上で,量子センシングと気象学の展望に特に焦点をあてる。
我々は,CISSの基本的枠組みを概説し,CISSを構成する「キラル」,「誘導」,「スピン選択」を明確化し,キーモデルの実現とその仮定を調査している。
特に、スピン関連ラジカル対の文脈でこれらを実証し、新しい分子量子技術のための有望でチューニング可能なバイオミメティクスプラットフォームを提供する。
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