論文の概要: Extending spin-lattice relaxation theory to three-phonon processes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.05393v1
• Date: Thu, 05 Mar 2026 17:23:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-06 22:06:11.338104
• Title: Extending spin-lattice relaxation theory to three-phonon processes
• Title（参考訳）: 3フォノン過程へのスピン格子緩和理論の拡張
• Authors: Nilanjana Chanda, Alessandro Lunghi,
• Abstract要約: スピン緩和に対する3フォノンの寄与は、この分子の実験に到達できない温度でのみ関係する。 スピンフォノンカップリングの相対的な増加は, 室温での3-と2-フォノンプロセスの効率の交差に繋がることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.99844472131922
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin-lattice relaxation theory has been developed over almost a century, but some cardinal assumptions on the nature of the interactions involved have never been fully verified. This includes the weak coupling approximation, which makes it possible to describe spin dynamics perturbatively and leads to the canonical description of spin relaxation in terms of one- and two-phonon processes. Here, we extend the first-principles theory of spin relaxation to three-phonon processes and apply it to the vdW crystal of a spin-1/2 Chromium nitride complex. Results show that three-phonon contributions to spin relaxation only become relevant at temperatures inaccessible to experiments for this molecule, thus providing unprecedented evidence for the validity of the weak spin-phonon coupling assumption in spin relaxation theory. At the same time, we numerically show that a relatively small increase in spin-phonon coupling would lead to a crossover between three- and two-phonon processes' efficiency at room temperature, illustrating the possibility for three-phonon effects in molecular materials as well as paving the way to a systematic exploration of strong coupling in spin systems.
• Abstract（参考訳）: スピン格子緩和理論は、ほぼ1世紀にわたって開発されてきたが、関連する相互作用の性質に関するいくつかの基本的な仮定は、完全に検証されていない。 これには弱いカップリング近似が含まれており、スピンダイナミクスを摂動的に記述することができ、一フォノン過程と二フォノン過程の観点からスピン緩和の標準的記述をもたらす。 ここでは、スピン緩和の第一原理理論を3フォノン過程に拡張し、スピン-1/2クロム窒化物錯体のvdW結晶に適用する。 結果、スピン緩和に対する3フォノンの寄与は、この分子の実験に到達できない温度でのみ関係していることが示され、スピン緩和理論における弱いスピン-フォノンカップリング仮定の妥当性が前例のない証拠となった。 同時に、スピンフォノンカップリングの比較的小さな増加は、室温での3-と2-フォノンプロセスの効率の交差につながり、分子材料における3-フォノン効果の可能性や、スピン系における強いカップリングの体系的な探索への道を開くことを数値的に示す。

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