偶极耦合三自旋体系中的磁敏感性

自由基对机制是化学反应过程磁敏感性的经典模型。该模型的关键要素是超精细相互作用，其在自由基对中诱导单重态与三重态电子自旋态的相干混合，从而通过自旋选择性反应通道促成反应产率的磁场效应(MFEs)。我们表明，超精细相互作用并非实现自由基反应对弱磁场敏感性的绝对要求。我们提出，在由三个而非两个自由基组成的体系中，偶极相互作用为MFEs提供了另一条路径。通过考量对称性与能级交叉的作用，我们给出一个模型，展示了对于弱于地磁场的磁场的方向敏感性，以及反应产率随磁场强度变化所出现的显著尖峰；这些效应还可由交换相互作用进行调控。我们的结果深化了当前对弱磁场影响化学反应的认识，或可厘清磁感受及其他生物MFEs之谜，并启发量子传感器的设计。此外，该现象将影响固态量子信息处理中所用的自旋系统，并可能应用于自旋电子学。