山东大学物理学院凝聚态理论研究团队在一维螺旋手性纳米线的光电子与自旋特性的系列研究方面取得新进展，相关成果分别发表在《Nano Letters》和《Physical Review B》期刊上。

进展一： 体光伏效应（BPVE）作为一种无需偏压即可将光激发转化为直流电的非线性光学效应，在新型光电器件中具有广泛应用前景。然而，传统研究大多忽略轨道自由度的作用，轨道版本的BPVE（orbit-BPVE）是否真实存在尚不明确。基于此，研究团队在一维螺旋MoTe₃纳米线中首次提出并验证了“手性依赖的轨道体光伏效应”。理论计算表明，该效应由手性依赖的轨道角动量（OAM）纹理主导，其轨道极化光电流的方向完全由结构手性决定；而自旋-BPVE仅是轨道-BPVE在自旋-轨道耦合作用下的次级效应。研究还发现，orbit-BPVE在小螺旋角和不同SOC强度下均保持稳定，且强度显著高于自旋-BPVE。该工作确立了一维手性系统作为轨道电子学器件的理想平台，为实现手性光电子探测与控制提供了新路径。相关研究成果以“Chirality-Dependent Orbital Bulk Photovoltaic Effect in a 1D Helical Nanowire”为题发表在《Nano Letters》上。论文第一作者为2022级博士生杨磊，黄兵、刘德胜和崔彬为共同通讯作者, 山东大学为第一作者单位。

进展二： Majorana零模（MZMs）作为拓扑超导体边界上的零能准粒子，在拓扑量子计算中具有重要应用价值。然而，实验中如何有效区分本征MZMs与平庸Andreev束缚态仍是一大挑战。研究团队提出在一维手性纳米线与超导体构成的异质结构中，结构手性可诱导出自旋三重态极化的MZMs。理论模拟表明，不同手性会导致MZMs在纳米线两端出现相反的自旋极化方向，进而引发手性依赖的自旋极化局域Andreev反射（LAR）过程。该机制不仅为MZMs的自旋分辨探测提供了新方法，也拓展了手性材料在拓扑自旋电子器件中的应用潜力。研究进一步在实验可行的NbSe₃纳米线中验证了该效应的可实现性。相关成果以“Spin-triplet polarization of Majorana zero modes in a one-dimensional chiral nanowire”为题发表在《Physical Review B》上。论文第一作者为2022级博士生杨磊，黄兵、刘德胜和崔彬为共同通讯作者, 山东大学为第一作者单位。

在此之前，该团队于2023年已在手性NbSe₃纳米线的自旋极化电输运与圆偏振二向色性光吸收方面取得重要突破（Phys. Rev. B 2023, 108, 125122），为后续研究奠定了坚实基础。

论文链接:

进展1：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c03640

进展2：

https://journals.aps.org/prb/pdf/10.1103/21fx-x962

进展3：

https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.108.125122