Магнитно-резонансная силовая микроскопия и односпиновые измерения (150,00 руб.)

Стр.4

Стр.5

Стр.6

 УДК 537 ББК 22.334.2 М126 Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту №08-02-07065. БерманГ.П., БоргоновиФ., ГоршковВ.Н., ЦифриновичВ.И. Магнитно-резонансная силовая микроскопия и односпиновые измерения. — М.–Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Ижевский институт компьютерных исследований, 2010. — viii+196 с. Магнитно-резонансная силовая микроскопия (МРСМ) –– быстро развивающаяся область, которая зародилась в 1990-е годы и не так давно достигла зрелости, объявив о первой регистрации спина единичного электрона, находящегося внутри непрозрачного твердого вещества. Дальнейшее развитие методов МРСМ окажет огромное влияние на многие отрасли науки и техники, включающие физику, химию, биологию и даже медицину. Целью данной книги является описание основных принципов современной теории МРСМ и ее приложений. Особое внимание в книге уделяется методам экспериментального обнаружения спина единичного электрона с помощью адиабатических обращений, вызываемых осциллирующим кантилевером (метод OSCAR). Книга также содержит ценные экспериментальные данные, которые, несомненно, пригодятся ученым, работающим в области квантовой физики или магнитного резонанса. Даже если читатель не знаком с квантовой механикой и явлением магнитного резонанса, он сможет понять и по достоинству оценить основные принципы МРСМ. ISBN 978-5-93972-811-9 c ББК 22.334.2 -World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, 2006 Все права защищены. Никакая часть настоящей книги не может быть воспроизведена или передана в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, электронными или механическими, включая фотокопирование, запись на магнитный носитель, или при помощи любой другой системы хранения и обработки информации, если на то нет письменного разрешения издательства. Перевод на русский язык публикуется с разрешения издательстваWorld Scientific Publishing Co. Pte Ltd, Сингапур. -Перевод на русский язык: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2010 c http://shop.rcd.ru

Стр.4

Оглавление Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii ГЛАВА 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 ГЛАВА 2. Спиновая динамика. Квазиклассическое описание . . 4 ГЛАВА 3. Спиновая динамика. Квантовое описание . . . . . . . . 14 ГЛАВА 4. Механические вибрации кантилевера . . . . . . . . . . 22 ГЛАВА 5. Регистрация единичных спинов в магнитно-силовой микроскопии (МСМ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.1. Статическое смещение конца кантилевера (КК) . . . . . . . . 29 5.2. Время декогерентности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 ГЛАВА 6. Переходный процесс в МСМ. Точное решение основного уравнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 6.1. Гамильтониан и основное уравнение системы спин –КК . . . 36 6.2. Решение для диагональных по спину матричных элементов . 40 6.3. Решение для недиагональных по спину матричных элементов 46 ГЛАВА 7. Периодические переориентации спина, возбуждаемые π-импульсами, в магнитно-резонансной силовой микроскопии (МРСМ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 ГЛАВА 8. Осциллирующие адиабатические переориентации спина, вызываемые частотно-модулированным высокочастотным полем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 8.1. Шрёдингеровская динамика системы КК– спин . . . . . . . . 57 8.2. Декогерентность и тепловая диффузия для КК . . . . . . . . . 68

Стр.5

vi ОГЛАВЛЕНИЕ ГЛАВА 9. Метод адиабатических обращений, вызываемых осциллирующим кантилевером (OSCAR) в МРСМ . . . . . . . . . . 74 9.1. Динамика спин –КК. Обсуждение и оценка . . . . . . . . . . . 75 9.2. Экспериментальная регистрация единичного спина . . . . . . 82 ГЛАВА 10. Динамика системы спин–КК в методе OSCAR . . . . 85 10.1. Квазиклассическая теория. Простая геометрия . . . . . . . . . 85 10.2. Квантовая теория метода OSCAR в МРСМ . . . . . . . . . . . 92 10.3. Частотный сдвиг в методе OSCAR для реалистической задачи 99 ГЛАВА 11. Магнитный шум и спиновая релаксация в методе OSCAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 11.1. Релаксация в спиновом ансамбле по методу OSCAR . . . . . 112 11.2. Уменьшение магнитного шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 11.3. Простая модель квантовых скачков . . . . . . . . . . . . . . . 132 11.4. Уменьшение частотного сдвига . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 ГЛАВА 12. Применение МРСМ. Измерение перепутанного состояния и квантовые вычисления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 12.1. Измерение перепутанного спинового состояния методом МРСМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 12.2. Спиновый квантовый компьютер на основе МРСМ . . . . . . 148 ГЛАВА 13. МетодыМРСМ и спиновая диффузия . . . . . . . . . 161 13.1. Спиновая диффузия в присутствии неоднородного магнитного поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 13.2. Подавление спиновой диффузии в спиновом квантовом компьютере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 ГЛАВА 14. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 14.1. Аббревиатуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 14.2. Префиксы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 14.3. Условные обозначения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

Стр.6