弯曲碳纳米管中的自旋轨道相互作用：共振自旋跃迁

我们为弯曲碳纳米管（CNT）中形成最近邻原子间 $\pi$ 键的电子发展了自旋轨道（SO）相互作用的有效紧束缚哈密顿量。我们计入了 CNT 的弯曲与本征自旋轨道相互作用，它们引入了沿 CNT 的 $p_z$ 轨道之间 $\pi$ 与 $\sigma$ 键的混合。该效应对 SO 耦合的主要起源——石墨烯平面卷曲成纳米管——有所贡献。我们讨论了在双量子点中，与弯曲相关的 SO 耦合对共振单电子自旋与电荷跃迁的贡献。我们报告，尽管与弯曲相关的 SO 耦合对能谱的影响较弱，但它显著增加了由外电场驱动的自旋跃迁速率。我们发现，由交变电场驱动的自旋翻转跃迁通常在伴随电荷从一个量子点转移到另一个量子点时具有更大的速率。自旋翻转跃迁速率是驱动振幅的非单调函数，因为它们被更强的自旋守恒电荷跃迁所掩盖。我们证明，分数共振——原子在强激光场中多光子跃迁的对应物——在电控制纳米器件中即便在中等交流振幅下也会出现，可被用于维持自旋翻转跃迁。