p Na física, termalização, ou a tendência de subsistemas dentro de um todo para ganhar uma temperatura comum, é normalmente a norma. Existem situações, Contudo, onde a termalização é desacelerada ou virtualmente suprimida; exemplos são encontrados quando se considera a dinâmica dos spins de elétrons e nucleares em sólidos, onde certos subgrupos se comportam como se estivessem isolados do resto. Compreender por que isso acontece e como pode ser controlado está atualmente no centro de um amplo esforço, particularmente para aplicações no campo emergente das tecnologias de informação quântica. p Reportando na última edição da Avanços da Ciência , um grupo de pesquisadores baseado no The City College de Nova York (CCNY) fornece novos insights sobre a dinâmica da termalização do spin em nanoescala. O artigo é intitulado:"Polarização de spin opticamente bombeada como uma sonda de termalização de muitos corpos, "e a obra foi realizada sob a supervisão de Carlos A. Meriles, o Professor Martin e Michele Cohen de Física na Divisão de Ciência do CCNY.

p Um dos principais obstáculos para investigar a termalização em nanoescala é a enorme disparidade entre o número de spins térmicos e atérmicos, sendo o último apenas uma pequena fração do total. Para mostrar o fluxo de polarização de spin entre esses grupos, os experimentos devem ser simultaneamente sensíveis a ambos os grupos, uma proposição difícil, pois a maioria das técnicas são adaptadas a um grupo ou a outro, mas inadequadas para ambos. Trabalhando com físicos na Universidade da Califórnia, Berkeley, e a Universidad Nacional de Cordoba da Argentina, O grupo CCNY de Meriles desenvolveu uma técnica que contorna esse problema. Avançar, usando esta técnica, foi possível ver que sob certas condições específicas, é possível fazer com que aqueles spins isolados ('atérmicos') se 'comuniquem' com os demais.

p "De forma sólida, os spins do elétron normalmente assumem a forma de impurezas ou imperfeições na estrutura do cristal, enquanto os spins nucleares estão associados aos átomos do próprio cristal e, portanto, são muito mais abundantes, "disse Meriles." Por exemplo, para diamante, o sistema que estudamos, os spins do elétron são os centros "NV 'e" P1', e os spins nucleares são os carbonos na estrutura do diamante. "

p Como o spin do elétron é muito mais forte do que o do nuclear, carbonos próximos a NVs ou P1s experimentam um campo magnético local, ausente para carbonos que estão mais distantes. Por causa do campo local que experimentam, carbonos hiperfinos acoplados têm sido tradicionalmente considerados isolados do resto, no sentido de que, se polarizado, eles não podem passar essa polarização para o grosso, ou seja, sua rotação está congelada ou 'localizada, "levando, portanto, a um comportamento 'atérmico'.

p "Nossos experimentos demonstram que as idéias acima não são válidas quando a concentração de spins de elétrons é suficientemente alta. Nesse limite, descobrimos que os núcleos hiperfinos acoplados e em massa comunicam-se de forma eficiente porque grupos de spins de elétrons servem como ligantes eficazes para mover-se em torno da polarização de spin nuclear isolada. Achamos que este processo pode ser muito eficaz, levando a taxas de transporte de spin nuclear rápidas, excedendo mesmo aqueles entre núcleos em massa, "disse Meriles.

p Geral, as descobertas da equipe CCNY podem ajudar a realizar dispositivos que usam spins de elétrons e nucleares em sólidos para processamento de informações quânticas ou detecção em nanoescala. Indiretamente, também poderia ajudar a implementar estados de alta polarização de spin nuclear que poderiam ser aplicados em espectroscopia de ressonância magnética e RMN.