分子晶体中氢气核自旋转换的环境选择规则

分子氢的核自旋转换通常受严格对称性规则约束,需借助磁场或催化表面才能打破。该研究团队首次证明,非磁性分子晶体场固有的张量结构可在无外场条件下施加并解除这些对称限制。高分辨率红外光谱显示,H2在CO2晶体中呈现显著的二阶(四极)晶体场对m亚能级的分裂,而核自旋转换仅通过Δm=0通道发生。当用极性分子N2O替代CO2时,一阶(偶极)组分的引入部分开启了Δm≠0路径;而掺入顺磁性NO2则完全解除该限制。这些发现揭示了晶体场张量阶数与核自旋动力学之间的直接对应关系,为分子固体中自旋异构体布居调控和量子态互联设计建立了基于对称性的普适理论框架。

作者所在地: VIP可见
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-10-17 18:59

量科快讯