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Enregistrement W2074085747 · doi:10.1103/physrevb.76.184425

Dynamics and thermalization of the nuclear spin bath in the single-molecule magnet<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Mn</mml:mi><mml:mn>12</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>−</mml:mtext><mml:mi>ac</mml:mi></mml:mrow></mml:math>: Test for the theory of spin tunneling

2007· article· lv· W2074085747 sur OpenAlexaff
Andrea Morello, L.J. de Jongh

Notice bibliographique

RevuePhysical Review B · 2007
Typearticle
Languelv
DomaineMaterials Science
ThématiqueMagnetism in coordination complexes
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPhysicsSpinsSpin (aerodynamics)Relaxation (psychology)Quantum tunnellingCondensed matter physicsSpin diffusionCoupling (piping)Quantum mechanicsFerromagnetismMaterials scienceThermodynamics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The description of the tunneling of a macroscopic variable in the presence of a bath of localized spins is a subject of great fundamental and practical interest, and is relevant for many solid-state qubit designs. Most of the attention is usually given to the dynamics of the ``central spin'' (i.e., the qubit), while little is known about the spin bath itself. Here, we present a detailed study of the dynamics of the nuclear spin bath in the ${\mathrm{Mn}}_{12}\text{\ensuremath{-}}\mathrm{ac}$ single-molecule magnet, probed by NMR experiments down to very low temperatures $(T\ensuremath{\simeq}20\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{mK})$. The results are critically analyzed in the framework of the Prokof'ev-Stamp theory of nuclear-spin-mediated quantum tunneling. We find that the longitudinal relaxation rate of the $^{55}\mathrm{Mn}$ nuclei in ${\mathrm{Mn}}_{12}\text{\ensuremath{-}}\mathrm{ac}$ becomes roughly $T$ independent below $T\ensuremath{\simeq}0.8\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{K}$ and can be strongly suppressed with a longitudinal magnetic field. This is consistent with the nuclear relaxation being caused by quantum tunneling of the molecular spin, and we attribute the tunneling fluctuations to the minority of fast-relaxing molecules present in the sample. The transverse nuclear relaxation is also $T$ independent for $T&lt;0.8\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{K}$, and can be explained qualitatively and quantitatively by the dipolar coupling between like nuclei in neighboring molecules. This intercluster nuclear spin diffusion mechanism is an essential ingredient for the global relaxation of the nuclear spin bath. We also show that the isotopic substitution of $^{1}\mathrm{H}$ by $^{2}\mathrm{H}$ leads to a slower nuclear longitudinal relaxation, consistent with the decreased tunneling probability of the molecular spin. Finally, we demonstrate that even at the lowest temperatures---where only $T$-independent quantum tunneling fluctuations are present---the nuclear spins remain in thermal equilibrium with the lattice phonons, and we investigate the time scale for their thermal equilibration. After a review of the theory of macroscopic spin tunneling in the presence of a spin bath, we argue that most of our experimental results are consistent with that theory, but the thermalization of the nuclear spins is not. This calls for an extension of the spin-bath theory to include the effect of spin-phonon couplings in the nuclear-spin-mediated tunneling process.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,949
Score d'incertitude au seuil0,999

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0650,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,019
Tête enseignante GPT0,261
Écart entre enseignants0,241 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations19
Publié2007
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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