Магнитно-резонансная силовая микроскопия (МРСМ) - быстро развивающаяся область, которая зародилась в 1990-е годы и не так давно достигла зрелости, объявив о первой регистрации спина единичного электрона, находящегося внутри непрозрачного твердого вещества. Дальнейшее развитие методов МРСМ окажет огромное влияние на многие отрасли науки и техники, включающие физику, химию, биологию и даже медицину. Целью данной книги является описание основных принципов современной теории МРСМ и ее приложений. Особое внимание в книге уделяется методам экспериментального обнаружения спина единичного электрона с помощью адиабатических обращений, вызываемых осциллирующим кантилевером (метод OSCAR). Книга также содержит ценные экспериментальные данные, которые, несомненно, пригодятся ученым, работающим в области квантовой физики или магнитного резонанса. Даже если читатель не знаком с квантовой механикой и явлением магнитного резонанса, он сможет понять и по достоинству оценить основные принципы МРСМ.

Предисловие

ГЛАВА 1. Введение

ГЛАВА 2. Спиновая динамика. Квазиклассическое описание

ГЛАВА 3. Спиновая динамика. Квантовое описание

ГЛАВА 4. Механические вибрации кантилевера

ГЛАВА 5. Регистрация единичных спинов в магнитно-силовой микроскопии (МСМ)
5.1. Статическое смещение конца кантилевера (КК)
5.2. Время декогерентности

ГЛАВА 6. Переходный процесс в МСМ. Точное решение основного уравнения
6.1. Гамильтониан и основное уравнение системы спин - КК
6.2. Решение для диагональных по спину матричных элементов
6.3. Решение для недиагональных по спину матричных элементов

ГЛАВА 7. Периодические переориентации спина, возбуждаемые π-импульсами, в магнитно-резонансной силовой микроскопии (МРСМ)

ГЛАВА 8. Осциллирующие адиабатические переориентации спина, вызываемые частотно-модулированным высокочастотным полем
8.1. Шрёдингеровская динамика системы КК-спин
8.2. Декогерентность и тепловая диффузия для КК

ГЛАВА 9. Метод адиабатических обращений, вызываемых осциллирующим антилевером (OSCAR) в МРСМ
9.1. Динамика спин-КК. Обсуждение и оценка
9.2. Экспериментальная регистрация единичного спина

ГЛАВА 10. Динамика системы спин - КК в методе OSCAR
10.1. Квазиклассическая теория. Простая геометрия
10.2. Квантовая теория метода OSCAR в МРСМ
10.3. Частотный сдвиг в методе OSCAR для реалистической задачи

ГЛАВА 11. Магнитный шум и спиновая релаксация в методе OSCAR
11.1. Релаксация в спиновом ансамбле по методу OSCAR
11.2. Уменьшение магнитного шума
11.3. Простая модель квантовых скачков
11.4. Уменьшение частотного сдвига

ГЛАВА 12. Применение МРСМ. Измерение перепутанного состояния и квантовые вычисления
12.1. Измерение перепутанного спинового состояния методом МРСМ
12.2. Спиновый квантовый компьютер на основе МРСМ

ГЛАВА 13. Методы МРСМ и спиновая диффузия
13.1. Спиновая диффузия в присутствии неоднородного магнитного поля
13.2. Подавление спиновой диффузии в спиновом квантовом компьютере

ГЛАВА 14. Заключение
14.1. Аббревиатуры
14.2. Префиксы
14.3. Условные обозначения

Литература
Предметный указатель