Platform Programabel Buatan untuk Memahami Efek Spin Elektron pada Molekul Berpilin

Para ilmuwan telah lama bingung mengapa elektron yang melewati molekul berpilin, atau chiral, tampaknya memiliki preferensi spin tertentu. Fenomena ini dikenal sebagai efek chiral-induced spin selectivity (CISS) dan terjadi dalam proses biologis penting seperti fotosintesis dan respirasi seluler. Namun, kompleksitas lingkungan biologis membuat efek ini sulit dipelajari secara detail. Untuk mengatasi kesulitan tersebut, peneliti dari Universitas Pittsburgh menciptakan sebuah platform yang dapat diprogram dan dikendalikan untuk mensimulasikan kondisi di mana efek CISS muncul. Mereka menggunakan lapisan bahan anorganik khusus yang bisa diukir secara presisi menggunakan probe mikroskopik untuk membentuk jalur spiral yang memiliki sifat chiral. Dengan cara ini, mereka dapat mengisolasi dan menguji bagaimana variasi bentuk dan parameter jalur spiral mempengaruhi perilaku spin elektron ketika melewati struktur tersebut. Platform ini dapat mengubah pola jalur, ukuran, dan kekuatan modulasi sembari tetap berada di satu perangkat yang sama, yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan dengan struktur tetap. Para ilmuwan menemukan bahwa jalur spiral tersebut menciptakan spin-orbit coupling yang mengunci spin elektron dengan arah pergerakannya. Hasil ini mendukung teori bahwa geometri chiral memang bisa mempengaruhi transportasi spin dan menjelaskan efek CISS yang sebelumnya hanya diduga terjadi dalam molekul biologis. Meskipun alat ini bekerja pada suhu sangat rendah dan menggunakan bahan anorganik, platform ini membuka peluang untuk menggabungkan sistem ini dengan molekul organik agar dapat memperluas pemahaman efek ini pada suhu lebih tinggi dan dalam kondisi yang lebih praktis. Penemuan ini sangat menjanjikan untuk teknologi masa depan seperti komputasi spintronik, katalis efisien, dan perangkat energi bio-inspirasi.