《單鏈螺旋有機分子中自旋輸運特性的理論研究》是依託東北大學，由吳海娜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：單鏈螺旋有機分子中自旋輸運特性的理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳海娜
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
自2011年實驗上發現雙鏈雙螺旋DNA分子是有效的自旋過濾器以來，DNA類有機分子體系的自旋輸運特性成為物理、生物和化學等多個學科前沿領域的研究熱點。最新實驗和理論研究結果表明，單鏈螺旋分子也可以成為電子自旋過濾器，這激發了人們對各種螺旋有機分子的自旋輸運特性及潛在套用的極大關注。本項目選取單鏈螺旋有機分子為研究對象，建立起考慮外加門電壓、不對稱性、雜質摻雜因素的理論模型，系統地研究這些因素對體系自旋輸運特性的影響。研究擬利用非平衡態格林函式方法得到體系的自旋極化率，通過理論分析和數值計算給出增大體系自旋極化率的方法（包括具體影響因素和參數範圍）。最後通過比較考慮不同因素模型的自旋輸運特性，揭示影響單鏈螺旋有機分子的自旋過濾效率的微觀物理機制，並為實驗上設計螺旋分子自旋器件提供理論依據。
結題摘要
自2011年實驗上發現雙鏈雙螺旋DNA分子是有效的自旋過濾器以來，DNA類有機分子體系的自旋輸運特性成為物理、生物和化學等多個學科前沿領域的研究熱點。最新實驗和理論研究結果表明，單鏈螺旋有機分子也可以成為電子自旋過濾器，這激發了人們對各種螺旋有機分子的自旋輸運特性及潛在套用的極大關注。本項目選取單鏈螺旋有機分子為研究對象，建立考慮外加不同電極、連線兩條獨立的單鏈螺旋有機分子以及單鏈螺旋有機分子和一個量子點組成的量子環體系的理論模型，系統地研究相關因素對體系自旋輸運特性的影響。該研究利用非平衡態格林函式方法得到體系的自旋極化率，通過理論分析和數值計算給出增大體系自旋極化率的方法（包括具體影響因素和參數範圍）。結果表明，單鏈螺旋有機分子連線三個正常鐵磁電極時，通過調節體系化學勢的大小，可以使體系中自旋極化方向發生反轉。體系的自旋極化強度和方向可以由嵌在鏈中間的電極位置來調控。這個重要的理論發現使得單鏈螺旋有機分子體系成為自旋電子學中設計自旋開關等電子器件前途光明的候選者。此外，左右兩個電極同時連線兩條獨立的單鏈螺旋有機分子鏈時，發現通過改變兩條單鏈的鏈長比值可以操控體系自旋極化強度及方向，而且當兩條鏈的長度不同時，量子干涉效應會加強。改變單鏈螺旋有機分子和兩端電極的耦合強度及穿過體系的磁通量也會使體系的自旋極化強度明顯增強。研究還表明熱電效應和熱自旋效應在單鏈螺旋有機分子和一個量子點組成的量子環體系中十分明顯，在量子環中引入磁通量後，熱自旋效應相比熱電效應顯著增強。另外，電子輸運過程中的自旋極化可以由通過量子環的局域磁通來調控。最後通過比較不同因素模型的自旋輸運特性，揭示影響單鏈螺旋有機分子自旋過濾效率的微觀物理機制，為實驗上設計螺旋有機分子自旋器件提供理論依據。
