論文の概要: Coherent single-spin electron resonance spectroscopy manifested at an exceptional-point singularity in a doped polyacetylene

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.14655v1
• Date: Tue, 29 Dec 2020 08:30:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-18 11:56:52.088581
• Title: Coherent single-spin electron resonance spectroscopy manifested at an exceptional-point singularity in a doped polyacetylene
• Title（参考訳）: ドープポリアセチレンの特異点特異点に現れるコヒーレント単一スピン電子共鳴分光
• Authors: Yujin Dunham, Kazuki Kanki, Savannah Garmon, Gonzalo Ordonez, Satoshi Tanaka
• Abstract要約: アルカリ原子をドープしたポリアセチレンのスピン依存電荷移動崩壊を複素スペクトル分析により研究した。 非エルミート有効ハミルトニアンは全系ヘミトニアンハミルトニアンに由来する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8986796884429729
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin-dependent charge transfer decay in an alkali atom doped polyacetylene is studied in terms of the complex spectral analysis, revealing the single-spin Zeeman splitting influenced by the spin-orbit interaction. Nonhermitian effective Hamiltonian has been derived from the total system hermitian Hamiltonian using Brillouin-Wigner-Feshbach projection method, where the microscopic spin-dependent dissipation effect is correctly incorporated in the energy-dependent self-energy. Since the present method maintains the dynamical and chiral symmetries of the total system, we discovered two types of exceptional point (EP) singularities in a unified perspective: the EP surface and EP ring are attributed to the dynamical and chiral symmetry breaking, respectively. We have revealed that the coherent single-spin electron resonance (SSESR) spectrum reflects the complex eigenenergy spectrum of the system. We have formulated the SSESR spectrum in terms of the nonlinear response function in the Liouville-space pathway approach, where we have constructed the Liouville space basis using the complex eigenstates of the total Hamiltonian. We have calculated the one- and two-dimensional Fourier transform SSESR (1DFT and 2DFT) spectra reflecting the spin-relaxation dynamics at the donor site. While the 1DFT SSESR spectrum reflects the complex eigenenergy spectrum, the 2DFT gives detailed information on the quantum coherence in the spin-relaxation dynamics as a cross-correlation between the two frequencies. We found a giant response of the coherent SSESR around the EP ring singularity due to the vanishing normalization factors at the EP ring and the resonance effect. We have discovered that the giant response is much larger in magnitudes in the 2DFT spectrum than in the 1DFT spectrum, which promises the 2DFT SSESR a useful tool to observe the single-spin response in a molecule.
• Abstract（参考訳）: アルカリ原子をドープしたポリアセチレン中のスピン依存電荷移動崩壊は、複素スペクトル解析の観点から研究され、スピン-軌道相互作用の影響で単スピンゼーマン分裂が明らかになった。 非エルミート実効ハミルトニアン(nonhermitian effective hamiltonian)は、brillouin-wigner-feshbach射影法を用いた全系エルミート・ハミルトニアン(hermitian hamiltonian)から導出され、微視的スピン依存散逸効果がエネルギー依存自己エネルギーに正しく組み込まれている。 本手法は, 全系の動力学的対称性とカイラル対称性を維持するため, EP曲面とEP環の2種類の例外点(EP)特異点がそれぞれ動的対称性とキラル対称性の破れに起因することが確認された。 我々は、コヒーレント単一スピン電子共鳴(SSESR)スペクトルが系の複雑なエネルギースペクトルを反映していることを明らかにした。 我々は、リウヴィル空間経路アプローチにおける非線形応答関数の観点からSSESRスペクトルを定式化し、全ハミルトニアンの複素固有状態を用いて、リウヴィル空間基底を構築した。 ドナー部位のスピン緩和ダイナミクスを反映した1次元フーリエ変換SSESR (1DFTおよび2DFT) スペクトルを計算した。 1DFT SSESRスペクトルは複雑なアイジェネギースペクトルを反映するが、2DFTは2つの周波数間の相互相関としてスピン緩和力学における量子コヒーレンスの詳細情報を与える。 EP環の正規化因子の消失と共鳴効果により, EP環特異点付近のコヒーレントSSESRの巨大応答が得られた。 その結果、2DFT SSESRは分子の単一スピン応答を観測するのに有用なツールであることがわかった。

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