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电子自旋共振光谱是一种广泛应用于分析原子和分子系统微观结构、局部环境及重取向的技术。传统的感应检测方法通常需要探测超过十亿个电子自旋，这使得单原子运动被系综平均所掩盖。尽管目前已有几种单自旋光谱方法，但迄今仅限于静态系统研究。该团队通过实验演示了硅中一种荧光翻滚缺陷（称为G中心）的单自旋光谱，该缺陷在晶体基体中随机重取向，表现出类分子行为。利用高分辨率自旋光谱，研究人员揭示了因自旋主轴在晶体离散取向间跃迁而产生的精细磁结构。通过建模缺陷的原子重取向过程，该工作表明自旋翻滚会引起与微波磁场耦合强度的变化，从而在相干自旋控制实验中检测到位置依赖的拉比频率。凭借其类分子构型特性，硅中的G中心成为研究这种多功能材料中光学、自旋与旋转特性相互作用的独特量子体系。