Концепция температуры ядерных спинов на протяжении десятилетий была краеугольным камнем теории динамической поляризации ядер в полупроводниках. Температура ядер может быть как положительной, так и отрицательной, и отличаться от температуры кристаллической решётки в сотни тысяч раз. Традиционные подходы, основанные на приближении короткого времени взаимодействии электронов и ядер или приближении центрального спина, оказались неприменимыми для новых структур: квантовых точек и галогенидных перовскитов из-за сильной локализации электронов и длительного времени их взаимодействия с ядрами.

В работе развита универсальная микроскопическая теория, которая заполняет этот пробел и описывает термодинамику ядерных спинов для систем как с короткими, так и длинными временами сверхтонкого электрон-ядерного взаимодействия. Эффективное охлаждение ядерных спинов сильно локализованными электронами требует внешнего магнитного поля, значительно превышающего локальное поле ядерной спин-спиновой связи, как показано на рис. 1. Время отогрева ядерных спинов неполяризованными электронами может изменяться на несколько порядков в зависимости от величины магнитного поля.

Публикации

1. [1] D. S. Smirnov and K. V. Kavokin, Phys. Rev. Lett. 134, 016201 (2025).