Физики проливают свет на наноразмерную динамику спиновой термализации

Интересное

0

В физике термализация, или тенденция подсистем внутри целого к достижению общей температуры, обычно является нормой. Однако существуют ситуации, когда термализация замедляется или практически подавляется; примеры можно найти при рассмотрении динамики спинов электронов и ядер в твердых телах, когда некоторые подгруппы ведут себя так, как будто они изолированы от остальных. Понимание того, почему это происходит и как им можно управлять, в настоящее время находится в центре широких усилий, особенно для приложений в новой области квантовых информационных технологий сообщает сайт nexusrus.com.

В отчете, опубликованном в последнем выпуске журнала Science Advances , группа исследователей из Городского колледжа Нью-Йорка (CCNY) дает новое представление о динамике спиновой термализации на наноуровне. Статья озаглавлена: «Оптически накачанная спиновая поляризация как зонд термизации многих тел», и работа была проведена под наблюдением Карлоса А. Мерилеса, профессора физики Мартина и Мишеля Коэнов в Отделении науки CCNY.

Одним из основных препятствий на пути исследования наноразмерной термализации является огромное несоответствие между количеством тепловых и атермальных спинов, причем последнее составляет лишь крошечную долю от общего числа. Чтобы показать поток спиновой поляризации между этими группами, эксперименты должны быть одновременно чувствительными к обеим группам, что является трудным предложением, так как большинство методов адаптированы к одной или другой группе, но плохо подходят для обеих. Работая с физиками в Калифорнийском университете в Беркли и Национальном университете Кордовы в Аргентине, группа Meriles CCNY разработала методику, позволяющую обойти эту проблему. Кроме того, используя эту технику, можно было увидеть, что при определенных конкретных условиях можно заставить эти изолированные («атермальные») спины «общаться» с остальными.

«В твердом теле электронные спины обычно принимают форму примесей или дефектов в кристаллической решетке, тогда как ядерные спины связаны с атомами самого кристалла и, таким образом, являются более распространенными», - сказал Мерилес. «Например, для алмаза, системы, которую мы изучали, электронные спины - это центры« NV »и« P1 », а ядерные спины - это углерод в решетке алмаза».

Поскольку спин электрона намного сильнее ядерного спина, атомы углерода, близкие к NV или P1, испытывают локальное магнитное поле, отсутствующее для атомов, находящихся дальше. Из-за локального поля, с которым они сталкиваются, традиционно считалось, что сверхтонко связанные атомы углерода изолированы от остальных в том смысле, что, будучи поляризованными, они не могут передать эту поляризацию в объем, то есть их спин заморожен или «локализован». следовательно, ведет к «атермальному» поведению.

«Наши эксперименты показывают, что приведенные выше идеи не верны, когда концентрация электронных спинов достаточно высока. В этом пределе мы находим, что сверхтонкие связанные и объемные ядра эффективно взаимодействуют, потому что группы электронных спинов служат эффективными линкерами для перемещения вокруг изолированного ядра. Спиновая поляризация. Мы считаем, что этот процесс может быть действительно эффективным, приводя к быстрым скоростям переноса ядерных спинов, превосходящим даже те, которые происходят между объемными ядрами », - сказал Мерилес

В целом, выводы команды CCNY могут помочь реализовать устройства, которые используют электронные и ядерные спины в твердых телах для квантовой обработки информации или измерения на наноуровне. Косвенно это также может помочь реализовать состояния высокой ядерной спиновой поляризации, которые могут применяться в МРТ и ЯМР спектроскопии.

Войдите:

• Отправить