近日，《国家科学评论》在线发表了香港科技大学吕海鹏教授和美国匹茨堡大学David H. Waldeck教授关于手性诱导自旋选择性(CISS)效应的综述论文“A Chemical Perspective on the Chiral Induced Spin Selectivity Effect”。该综述讨论了CISS效应在化学领域带来的新机遇。作者简要概述了CISS的开创性研究，讨论了通过化学合成方法制备的不同手性材料中的自旋选择性质。基于手性材料的CISS理论也为手性分子的选择性合成与分离提供了新的策略，即自旋控制。
传统上，化学反应过程的控制是通过调节“经典”参数（例如温度、催化剂特性、偏压等）来实现的。CISS效应指手性分子能够在没有外加磁场的条件下诱导产生自旋极化的电流，该效应为在化学反应中利用电子自旋开辟了新的可能性。由于电子自旋的磁相互作用（塞曼分裂）与轨道电子库仑相互作用相比很弱，因此电子自旋在化学反应过程中通常不被重视。然而CISS效应表明，分子的手性对称性会影响分子中电子自旋的传输；而且由于CISS涉及自旋交换相互作用，它足够大到影响在室温下发生的反应。
对不同手性材料CISS效应的研究揭示了手性结构与电子自旋之间的重要联系，但电子自旋如何反作用于手性分子的合成也具有重要研究意义。手性分子通过分子间碰撞或表面相互作用会产生电荷极化，引起分子内部电子云重新分布产生瞬态自旋极化。电荷极化诱导的自旋极化进一步引发手性分子与自旋极化表面（磁性基底）的对映选择性相互作用。这一过程为CISS介导的手性分子的选择性合成与分离提供了理论基础。目前，基于CISS效应的化学方法能够有效作用于手性DNA和氨基酸的选择性分离结晶、电催化对映选择性合成、电解水氧析出和氧还原过程的调控。
手性分子与自旋极化基底的相互作用示意图
尽管各种实验已明确证明了CISS在化学反应和分离过程中的影响，但目前的理论模型还不能解释所有实验数据。例如手性光学活性与CISS之间的关系尚未揭示，温度依赖的CISS实验现象尚未得到充分解释。为进一步拓展CISS效应在化学反应过程中的作用，制备具有强自旋极化的手性材料，以及完善理论模型都是至关重要的。
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