Spinn-bane-kobling er en kvantefysisk og relativistisk effekt som kobler spinnet til en partikkel med bevegelsen til partikkelen.
Denne koblingen er viktig for å bestemme energitilstandene i atomer. Den spiller dessuten en sentral rolle innen spinnelektronikk med tanke på mulige anvendelser innen fremtidig informasjonsteknologi.
Elektronene som befinner seg i atomer beveger seg i en sky rundt atomkjernen. I tillegg til denne bevegelsen har elektronene en egenskap kalt spinn. Dette kan forenklet sett tenkes på som en intern dreieimpuls som eksisterer uavhengig av om elektronet faktisk beveger seg. Siden elektronet har elektrisk ladning, gir denne dreieimpulsen opphav til et magnetisk moment som elektronet innehar.
Sett fra elektronets perspektiv er det den ladde atomkjernen som beveger seg. Siden en elektrisk ladning i bevegelse gir opphav til et magnetisk felt, oppstår en kobling mellom dette magnetiske feltet og det magnetiske momentet til elektronet. På denne måten etableres en direkte vekselvirkning mellom spinnet til elektronet og elektrones bevegelse rundt atomkjernen. Det er denne vekselvirkningen som kalles for spinn-bane-kobling (på engelsk spin-orbit interaction).
Spinn-bane-kobling opptrer også hos protonene og nøytronene i selve atomkjernen. Dette skjer selv for de elektrisk nøytrale nøytronene, siden de har et såkalt anomalt magnetisk moment som følge av deres interne kvark-struktur.
Tilstedeværelsen av spinn-bane-kobling påvirker energien til atomære elektroner. Dette modifiserer i sin tur spektroskopien til atomer, spesielt for tunge atomer (med høyt atomtall Z) siden spinn-bane-koblingen vokser raskt i styrke med økende Z. Spinn-bane-kobling gir også opphav til magnetokrystallin anisotropi i materialer, det vil si at visse magnetiseringsretninger er mer gunstige enn andre energetisk.
Spinn-bane-kobling er et sentralt element i forskningsfeltet spinnelektronikk, siden det kan benyttes til å koble elektriske strømmer til de magnetiske egenskapene som elektroner har via deres spinn. Dette manifesteres blant annet i spinnhalleffekten. Lavdimensjonale systemer, slik som todimensjonale elektrongasser og kvanteprikker, kan lages på en slik måte at spinn-bane-kobling blir helt essensiell for de fysiske egenskapene til systemet.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.