扫描隧道显微镜中电子自旋共振谱的理论

扫描隧道显微镜与电子自旋共振谱的结合已成为一种强大的创新工具，用于辨别吸附在表面上的原子和分子中的自旋激发和自旋-自旋相互作用。然而，STM-ESR信号的起源以及控制测量谱基本特征的潜在机制仍然难以捉摸，从而极大地阻碍了STM-ESR方法的未来发展。在这里，我们构建了一个模型，对单个氢化钛吸附原子和氢化钛二聚体的STM-ESR谱进行精确数值模拟，与实验观测结果取得了极好的一致性。我们进一步发展了一个解析理论，阐明了信号的基本起源以及测量谱中的基本特征。这些新的理论发展为按需检测和操纵原子尺度的自旋态奠定了坚实的基础，并在自旋传感、量子信息和量子计算等前沿应用中具有广阔前景。