Спиновая физика – от птиц до полупроводников

спин

магнитный момент

Ковалентная связь

А при чём тут птицы???

И полупроводники???

Экспериментальная техника: лазерная поляриметрия,
структуры с микрорезонаторами

Пример сигнала фотоиндуцированного Фарадеевского вращения

Ориентированные спины электронов

Охлаждённые спины
ядер решётки

Спиновая температура ядер решётки

E.M.Purcell and R.V.Pound,
Phys.Rev.81, 279 (1951)

Spin temperature concept

Спиновая температура во внешнем магнитном поле

E.M.Purcell and R.V.Pound, Phys.Rev.81, 279 (1951)

Охлаждение

Закон Кюри:

Размагничивание: ориентация спинов исчезает, а спиновая
температура только понижается!

Faraday rotation

Магнитное поле ядер, действующее на электронные спины
(поле Оверхаузера)

Ларморова прецессия
электронных спинов

Спектроскопия спиновых шумов

I.I. Ryzhov, S.V. Poltavtsev, K.V. Kavokin, M.M. Glazov, G.G.

2,72548 ± 0,00057 К

Температура реликтового излучения

Сверхтекучий жидкий гелий
~ 2 К

Кристалл GaAs в криостате
замкнутого цикла ~

Ядерные спины в
полупроводниках

…а зачем?

…а зачем?

μK

консервация спиновой
когерентности

для задач квантовой коммуникации?

Как кто летит?

Осенняя и весенняя миграция дупеля (Gallinago media)

Маршруты миграции каменки (Oenanthe Oenanthe)

Малый веретенник
(Limosa lapponica)

11000 км

8 дней

Пункт А

Пункт Б

Навигация: карта и компас

Миграционное состояние птиц

Миграционное увеличение веса тела

Миграционное беспокойство

Развитие миграционной ориентации

Photo: Jonathan Blair/National Geographic

Wolfgang Wiltschko

-- И что же, по вашему мнению, является самым
важным открытием

Магниторецептор, использующий постоянные магниты

Kirschvink, Gould 1981

Joe Kirshvink

Зрительный компас: бирадикальные реакции в криптохроме

Ritz T., Adem S., Schulten K.

Привязан к оси молекулы

Свободно вращается

Для ориентации необходима коротковолновая подсветка

W. and R.Wiltschko

Сигналы магнитного компаса
обрабатываются
в «кластере

Период прецессии спина электрона
в геомагнитном поле - 0.6 мкс
Внутренний магнитный шум,

Эксперименты с осциллирующими магнитными полями

Ritz et al, 2004; Thalau et

Kavokin KV. The puzzle of magnetic resonance effect
on the magnetic

Ritz, T., Wiltschko, R., Hore, P. J., Rodgers, C. T., Stapput,

Биологическая станция «Рыбачий»
ЗИН РАН, Куршская коса

A Pakhomov, J Bojarinova, R Cherbunin, R Chetverikova, PS Grigoryev, K

B

Гибридный
магниторецептор

криптохром

K.Kavokin, «Can a hybrid chemical-ferromagnetic model of the avian compass

“Chemical compass”

K. Maeda, K. B. Henbest, F. Cintolesi, I. Kuprov, C.