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量子系统的调控，通常取决于时间依赖的电场或磁场。或者，可以通过自旋极化电流，用以控制电子自旋。 近日，瑞士 苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）Stepan Kovarik，Richard Schlitz，Pietro Gambardella，Sebastian Stepanow等，在Science上发文，实验演示了从扫描隧道显微镜的尖端注入到有机分子中，基于射频自旋极化电流，实现了单个自旋的相干驱动。 在电子顺磁共振的激发下，利用局域电流建立了自旋力矩对单个自旋的动态控制。相比于磁场的非耗散作用（基于受控退相干，用以操纵单个自旋），这一工作突出了自旋转移力矩的耗散作用。
Spin torque–driven electron paramagnetic resonance of a single spin in a pentacene molecule. 并五苯分子中，单个自旋的自旋力矩驱动的电子顺磁共振。
图1. 单个并五苯分子的扫描隧道光谱和电子顺磁共振electron paramagnetic resonance EPR。
图2. 自旋转移力矩初始化和分子自旋的驱动。
图3. 电子顺磁共振EPR信号的功率相关性。
图4. Evolution of <Sz> and <Sx,y> on resonance.自旋-轨道转矩Spin-orbit torque效应，涉及由传导和局域电子之间的交换相互作用介导的自旋电流和磁性层之间的角动量转移。由于基本原因和实际考虑，测量磁性材料中的这些效应，仍然是自旋电子学中非常活跃的研究领域。这种测量的最严格方法是使用自旋极化电流，以扰动铁磁体（或反铁磁体）的共振磁化动力学，然后确定响应。在过去的十年里，这种方法已经得到了成功的应用，但仅限于宏观系统。 该项研究，利用自旋极化扫描隧道显微镜，在单分子尺度上，测量了自旋流的自旋轨道力矩对电子顺磁共振的影响。这项成果，将引起广泛学科的普遍兴趣，包括量子信息科学、表面化学、有机电子学和光伏。 文献链接 Stepan Kovarik et al. , Spin torque–driven electron paramagnetic resonance of a single spin in a pentacene molecule. Science 384, 1368-1373 (2024). DOI:10.1126/science.adh4753 https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh4753
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