也许基于自旋的电子学(自旋电子学)最基本的要求是产生由单一自旋类型的电子控制的高度自旋极化电流。到目前为止，这一挑战在纳米尺度上似乎遥不可及。最近，我们在纳米尺度上演示了高达100%(2%不确定度)的自旋极化电流的产生。完全自旋滤波的实现是通过考虑氧化镍(NiO)原子链的轨道对称性实现的(R. Vardimon等。纳米通讯15,3894(2015))。
电导和抛丸噪声测量表明，NiO结具有相当高的电导(~0.6e2/h)，由单个自旋传导通道主导。有趣的是，我们发现，在氧的存在下，通过~2-3Å拉伸Ni原子结足以获得98%以上的自旋极化电导。这一观察表明，插入大约一个氧原子已经导致强自旋过滤。一旦实现了高自旋过滤，在NiO原子链的延伸过程中，这种效果就被保留了下来，形成了高效的原子薄自旋导体。
在这项工作中，利用界面化学达到自旋过滤的上限，克服了长期存在的铁磁性金属自旋注入有限的问题。具体来说，我们利用氧p轨道的对称性偏好，与Ni电极费米能量周围的自旋极化d态杂化，而不是与Ni s态杂化。这种选择性杂化促进了Ni d带自旋极化电流的注入，抑制了Ni s带自旋简并电流的注入。自旋极化的出现被探测的射击噪声测量，因为以前已经证明了各种系统。在这里，我们扩展了这种方法，给出了自旋极化的下边界(图6a，细黑线)，而没有任何关于传导通道数量的假设，多亏了我们的数值技术，我们第一次探索了自旋极化电导通道的行为。我们的发现，根据ab-initio计算，表明所证明的自旋滤波是通过在结处出现原子尺度的半金属丰度实现的。这些观察的范围和含义现在在我的实验室里通过原子尺度自旋阀结构的磁阻测量进行了检查。
纳米尺度下显著自旋滤波现象的发现可以促进多种新型纳米尺度自旋电子效应的实现。特别是原子尺度结中的高自旋极化电流对于原子尺度上的自旋转矩传递、磁致绝缘体到导体的跃迁以及基于非共线磁化的新型磁电阻的产生至关重要。