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Long-range current-induced spin accumulation in chiral crystals

npj Computational Materials 2022年第1期8卷 2315-2321页

作者： arunesh roy Frank T.Cerasoli Anooja Jayaraj Karma Tenzin Marco Buongiorno Nardelli Jagoda Sławińska Zernike Institute for Advanced Materials University of GroningenNijenborgh 49747AGGroningenThe Netherlands Department of Physics University of North TexasDentonTX76203USA Department of Physical Science Sherubtse CollegeRoyal University of Bhutan42007KanglungTrashigangBhutan The Santa Fe Institute Santa FeNM87501USA

Chiral materials,similarly to human hands,have distinguishable right-handed and left-handed enantiomers which may behave differently in response to external stimuli.Here,we use for the first time an approach based on the density functional theory(DFT)+PAOFLOW calculations to quantitatively estimate the so-called collinear Rashba–Edelstein effect(REE)that generates spin accumulation parallel to charge current and can manifest as chirality-dependent charge-to-spin conversion in chiral crystals.Importantly,we reveal that the spin accumulation induced in the bulk by an electric current is intrinsically protected by the quasi-persistent spin helix arising from the crystal symmetries present in chiral systems with the Weyl spin–orbit coupling.In contrast to conventional REE,spin transport can be preserved over large distances,in agreement with the recent observations for some chiral materials.This allows,for example,the generation of spin currents from spin accumulation,opening novel routes for the design of solid-state spintronics devices.

关键词： materials protected handed

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