作者杰伊·姆万巴，纽约城市大学 图像代表一个核自旋系统，其相互作用由电子自旋介导
学分:纽约城市大学 在物理学中，热化，或一个整体中的子系统获得共同温度的趋势，是典型的标准
然而，在某些情况下，热化会变慢或被抑制；当考虑固体中电子和核自旋的动力学时，发现了一些例子，其中某些子群表现得好像与其余子群隔离开一样
理解为什么会发生这种情况以及如何控制这种情况是目前广泛努力的中心，特别是在量子信息技术的新兴领域的应用
纽约城市学院(CCNY)的一组研究人员在最新一期《科学进展》中报道，他们对纳米尺度的自旋热化动力学提供了新的见解
论文题目是:“光泵自旋极化作为多体热化的探针”，这项工作是在卡洛斯·阿的监督下进行的
梅里莱斯，CCNY科学部的马丁和米歇尔·科恩物理学教授
研究纳米尺度热化的主要障碍之一是热自旋和非热自旋的数量之间的巨大差异，后者仅占总数的很小一部分
为了显示这些组之间的自旋极化流，实验必须同时对两组敏感，这是一个困难的命题，因为大多数技术适用于一组或另一组，但不适用于两组
梅里莱斯的CCNY小组与加州大学伯克利分校和阿根廷国家科尔多瓦大学的物理学家合作，开发了一种绕过这个问题的技术
此外，使用这种技术有可能看到，在某些特定条件下，有可能使那些孤立的(“无热的”)自旋与其他自旋“交流”
“在固体中，电子自旋通常以晶格中的杂质或缺陷的形式出现，而核自旋与晶体本身的原子相关联，因此更加丰富，”梅里莱斯说
“例如，对于钻石，我们研究的系统，电子自旋是‘NV’和‘P1’中心，核自旋是钻石晶格中的碳
" 因为电子自旋比核自旋强得多，所以靠近纳米粒子或纳米粒子的碳会经历局部磁场，而远离纳米粒子或纳米粒子的碳则没有
由于它们所经历的局域场，超精细耦合碳传统上被认为是与其他碳隔离的，也就是说，如果极化，它们不能将这种极化传递给体，即
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，它们的自旋被冻结或“局部化”，因此导致“无热”行为
“我们的实验证明，当电子自旋的浓度足够高时，上述想法是不成立的
在这个极限下，我们发现超精细耦合核和体核可以有效地通信，因为电子自旋群可以作为有效的连接体，在孤立的核自旋极化周围移动
我们发现这个过程非常有效，导致快速的核自旋转移率，甚至超过了大核之间的转移率，”梅里莱斯说
总体而言，CCNY团队的发现可能有助于实现利用固体中的电子和核自旋进行量子信息处理或纳米级传感的设备
间接来说，它也可以帮助实现核磁共振成像和核磁共振波谱中的高自旋极化状态
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