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关于电子自旋的几点困惑

已有 4853 次阅读 2015-10-27 10:54 |系统分类:科研笔记

  非物理学出身,本人对电子自旋十分好奇,但由于读书不多,对电子自旋现象的理解都是唯象的,同时也存在不少困惑:

1)如图1所示,电子经半金属等自旋材料的“过滤”后,产生自旋极化电流,图中衬底与半金属界面存在自旋电子碰撞和散射,会不会破坏衬底与半金属之间的衔接,使得长在衬底上的自旋材料剥离?


图1

2)自旋材料越“干净”越好,实验室制备的自旋材料往往由于存在杂相、各种缺陷等,显得不干净,这对材料的自旋调控特性及电子通过后的自旋极化率影响有多大?

3)除缺陷位点及杂相作用外,自旋电子在多晶样品的晶面碰撞、散射后,发生自旋翻转的程度几何?

4)通常用磁电阻表征材料的自旋极化性能,这两个概念(线性)等价吗?磁电阻较低但很“干净”的材料,是否存在基于自旋波的放大机制,产生100%自旋?就像宏观的龙卷风或超导BCS理论中自旋相反的“库珀对”那样的集体行为。

5)鬼斧神工的生物体内是否存在完全干净的自旋材料?例如,1)趋磁细菌合成的四氧化三铁或四硫化三铁磁小体;2)铁硫族蛋白中含类似单分子四硫化三铁的[4Fe-4S][3Fe-4S]结构;3蛋白的α-螺旋结构(如图2)。

2. 当电子沿蛋白的α-螺旋传递时,正如电流通过线圈一样,将产生磁场。以NADH的-0.32V还原电势施加到由20个氨基酸(每个氨基酸上升高度为0.15nm)组成的α-螺旋上计算,其电场强度约为1.07×108 V/m,假设电子速度为光速的1%则感生磁场强度为B = (v/c2) × E = 3.6mT。在该磁场作用下,电子自旋100%极化? 

6)上述磁场及自旋极化电子对生化反应的产物有何影响?如,产生手性分子?



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