OLED中电子自旋的完全极化

       一个世纪前，Stern和Gerlach的实验可以说导致了物理学最重要、令人兴奋、意料想不到的发现之一。当他们试图测量与电子轨道角动量相关的原子的磁矩时，无意中发现了电子的固有磁矩——即电子“自旋”这一性质，狄拉克后来证明这是薛定谔物质波方程相对论公式的直接结果。受Stern和Gerlach的突破启发，操纵电子自旋在“自旋电子学”技术、磁共振成像和量子信息科学中早已司空见惯；它甚至用于高能物理学研究自旋依赖散射过程。但电子的自旋对于看似完全不同的过程的操作原理也是至关重要的:例如，在有机发光二极管(OLED)中，电子和空穴以自旋相关的方式重新组合以产生光。由于重组单态和三态分子激发态物种是非简并的，重组产物的自旋排列对称性的统计分布决定了器件的整体功率效率。由光诱导电子转移引起的光化学反应的核心也出现了类似的现象。例如，有人提出，某些鸟类的视网膜色素-蛋白质复合物支持空间分离的自旋相关载体对的形成，单重态-三重态的复合产额会受到小到地磁场强度大小的自旋进动变化的影响。这些过程取决于自旋对的排列对称性，而不是Stern-Gerlach型自旋极化。

       由于自旋轨道耦合(SOC)效应在这些材料中普遍较弱，因此oled为研究自旋极化现象提供了一个潜在的半导体基础。近日，来自德国雷根斯堡雷根斯堡大学的Tobias Scharff等人在荧光OLED材料中展示了强磁场在低温下对磁电的完全抑制。磁电的荧光抑制程度不仅与温度有关，还与电流有关，随着温度和电流的升高，自旋极化的影响逐渐消失。相关工作发表在《Nature communications》上。（郑江坡）

       文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-22191-3