其中 r 是 2 n 维实向量,H 是对称矩阵,称为哈密顿矩阵,不要与哈密顿算子 ˆ H 混淆。矩阵 H 可以假定为对称的,因为其中的任何反对称分量都会增加一个与恒等算子成比例的项(因为 CCR),因此相当于在哈密顿量上增加一个常数。当高阶项不显眼且可忽略不计时,通过二次哈密顿量来建模量子动力学非常常见,量子光场通常就是这种情况。此外,二次哈密顿量在其他实验中也代表了一致的近似,例如离子阱、光机械系统、纳米机械振荡器和许多其他系统。对于相互作用,量子振荡器的“自由”局部哈密顿量 ˆ x 2 + ˆ p 2 (以重新缩放的单位表示)显然是二次的。任何二次汉密尔顿量的对角化都是一个相当简单的数学程序。因为,正如我们将看到的,这种对角化依赖于识别彼此分离的自由度,所以由二次汉密尔顿量控制的系统在量子场论文献中被称为“准自由”。尽管它们的动力学很容易解决,但这样的系统仍然为量子信息理论提供了非常丰富的场景,其中用于分析二次汉密尔顿量的标准方法成为强大的盟友。
近年来,人们对磁场对生物系统的影响的研究兴趣浓厚,尤其是与磁感应有关的研究——磁感应是生物体感知地球地磁场以进行导航的能力。目前,有三种公认的主要理论来解释这一有趣的现象。例如,一种假设认为,一些候鸟可能依靠喙中的微小磁性沉积物来定位。然而,由于缺乏确凿的证据,这一想法仍然是研究人员争论的话题。1 另一种有趣的理论认为,某些光敏蛋白(称为隐花色素)存在于选择性动物的眼睛中,可能充当地球磁场的化学探测器。这一想法近年来得到了广泛的关注,但与磁性沉积物假设一样,它也等待进一步的实验验证。磁感应的一个有趣的替代理论围绕磁趋化细菌 (MTB) 展开,这是一种沿着地磁场线定位的微生物。磁感应假说认为,这些与动物共生的细菌可能成为动物磁感应的潜在机制。”2,3 该理论提出,MTB 是长期存在的磁感应之谜的答案。
CONSPECTUS:在分子系统中制备和操纵纯磁态是利用合成化学的力量来推动实用量子传感和计算技术的关键初始要求。在有机系统中实现所需的更高自旋态的一种途径是利用单重态裂变现象,该现象从具有多个发色团的分子组装中最初光激发的单重态产生成对的三重态激发态。由此产生的自旋态的特征是总自旋(五重态、三重态或单重态)及其在特定分子或磁场轴上的投影。这些激发态通常高度极化,但表现出不纯的自旋布居模式。在此,我们报告了驱动单个纯磁态布居的分子设计规则的预测和实验验证,并描述了其实验实现的进展。这项工作的一个重要特点是理论、化学合成和光谱学之间的密切合作。我们首先介绍我们理解单重态裂变系统中自旋流形相互转换的理论框架。该理论对分子间结构和相对于外部磁场的方向做出了具体的可测试预测,这应该会导致纯磁态制备,并为解释磁谱提供了强大的工具。然后,我们通过对一系列符合一个或多个已确定的结构标准的新分子结构进行详细的磁谱实验来测试这些预测。许多这样的结构依赖于具有这项工作独有特征的分子的合成:二聚体中发色团之间的刚性桥、具有定制的单重态/三重态对能级匹配的杂并苯或侧基工程以产生特定的晶体结构。我们通过应用和开发几种磁共振方法揭示了这些系统的自旋演化,每种方法在与量子应用相关的环境中具有不同的灵敏度和相关性。我们的理论预测被证明与我们的实验结果非常一致,尽管通过实验满足理论对真正的纯态制备所要求的所有结构处方仍然是一个挑战。我们的磁谱与三重态对行为模型相一致,包括在二聚体和晶体中在特定条件下将粒子聚集到五重态的 ms = 0 磁亚能级,表明这种现象可以通过分子设计进行控制。此外,我们展示了单重态裂变系统中自旋态的新颖和/或高灵敏度检测机制,包括光致发光 (PL)、光诱导吸收 (PA) 和磁导 (MC),为更深入地了解这些系统如何演化以及在单分子量子极限上进行计算应用所需的实验指明了技术上可行的途径。■ 主要参考文献
特别有用,可将跳动和/或旋转驱动对模仿生物学微晶状体的微动体。开创性的例子是Dreyfus等人建造的游泳者。由一连串的杂志珠束缚在红细胞上。[25]在这里,游泳是以衍生方式诱导的精子,也就是说,通过击败支持弯曲波传播的柔性附属物。自从这一突破以来,已经制造了其他几种生物启发的磁性微晶状体,包括由定制的微型磁铁,软磁复合材料和众多体系结构制成的,其中磁性区域会使非磁性鞭毛/附属物依赖。[13,15,16,20,26–29]越来越多地,正在研究附属物对游泳性能的作用,这表明游泳速度随生物学和合成系统的长度,弹性和中风频率而变化。[15,26,28,30]此外,已经确定,生物微晶状体的集体相互作用非常依赖于耦合的鞭毛(附录)动力学和流动在亚氟lagellum长度尺度上产生的动力学。[30]这些相互作用在本质上被利用以促进性能:例如,小鼠精子形成长列火车以提高其速度。[7,10,30–33]然而,对合成系统的附属物设计的严格控制仍然是征税,当需要纳米级特征时,更是如此。通过Maier等人采用的DNA自我组装是DNA的一种特别有希望的方法。基于DNA瓷砖管束生成合成的鞭毛。[26]将这些束式水力组装成旋转的磁珠时,将水力组装成类似几微米的开瓶器样式确认,以类似于细菌的方式驱动翻译运动。尽管组装技术允许对合成鞭毛的扭曲和刚度进行精美的控制,但它们的长度受到寡聚和不受控制的影响。在这种交流中,我们以Maier等人的工作为基础。使用替代DNA自组装策略DNA折纸。此处,通过单链核苷酸的单链DNA环通过单链DNA低聚物的特定结合以构建定位的纳米级附件,以预先确定的方式折叠。[34–37]我们提出了一种调节附属物覆盖磁珠上均匀或用断裂的对称性的方法。通过时间依赖的磁场摇动这些构建体,我们发现虽然结构完全覆盖了DNA折纸,但在很大程度上表现出了
摘要和证据分析:根据美国神经病学学会(MEG)(MEG)(2009)磁脑电图(MEG),也称为磁源成像(MSI)是对脑活动产生的磁场的无创测量。典型的MEG记录是使用具有100到300磁力计或梯度计(传感器)的设备在磁性屏蔽室内进行的。它们被排列在一个名为Dewar的头盔形式的容器中。露水充满了产生超导性的液态氦气。产生磁场图的大脑源可以很容易地映射并显示在核监管MRI上。这会导致视觉显示正常的大脑活动,例如雄辩的皮层用于视觉,触摸,运动或语言的位置。它显示出同样良好的脑活动异常,例如癫痫病
实验和理论结果均表明,由于磁矩非常小,平行态和垂直态之间的微小能量差可以体现为反铁磁层间耦合的相当大的层间耦合场,与铁磁层间耦合相比具有独特的优势。结合温度和间隔层厚度相关的 SMR 测量、XMLD 表征和理论模型,证明了反铁磁结中的正交层间耦合。