在自旋电子技术中，具有可调自旋选择导电性的量子材料体系是关键组成部分。
今日，哥伦比亚大学Cory R. Dean团队En-Min Shih（现国家标准与技术研究院），Qianhui Shi（现加州大学）等，在Nature Physics上发文，报道了一种自旋选择性输运的机制，基于在较大的外加磁场时，在双层二硒化钨WSe2中，观察到了不寻常的朗道能级序列。
研究发现，电导率强烈地取决于具有不同自旋和谷的导电电子在部分填充朗道能级中与低能填充朗道能级的局域电子之间相对有序性。还观察到，当自旋比和场调谐库仑能量超过临界阈值时，电导率几乎被完全抑制。通过外部磁场或电场的调制，实现了开关状态之间的切换，多体相互作用驱动集体切换机制。
相比于磁阻异质结构，这种机制，在单一材料中，实现了电可调的自旋过滤，这归因于能量分离的自旋和谷极化带中，自由自旋和局域自旋之间相互作用。在零磁场的平带系统中，可以实现类似的自旋选择导电性。
该项研究，利用双层二硒化钨（WSe2）在强磁场下的特殊朗道能级序列，实现了单一材料内的电控自旋选择性输运。当部分填充朗道能级中的导电电子与低能级局域电子自旋方向相反时，强库仑相互作用会显著抑制电导率（降幅超80%）；通过调节磁场或双栅极电场（石墨烯栅极结构），可集体切换自旋态实现"开/关"状态转换。
利用层间耦合的自旋-能谷自由度，在单材料内，实现媲美磁性异质结的自旋过滤效应，避免了复杂界面工程。有望拓展至零磁场平带系统（如摩尔超晶格），为开发高集成度自旋电子器件提供新范式。
图1: 器件几何结构和自旋相关的磁输运
图2:少数自旋朗道能级Landau levels ，LL中，局域化的电子输运特征
