二重項状態

State of a system in quantum mechanics

量子力学において、二重項とは、有効スピンが⁠である系の複合量子状態である。 1 /2⁠、スピン成分には2つの許容値があります。 − ⁠ 1 /2⁠と+ ⁠ 1 /2⁠。2つの状態が可能な量子系は、 2準位系と呼ばれることもあります。自然界における二重項の出現は、基本的にすべて回転対称性から生じます。スピン⁠ 1 /2⁠ はリー群 SU(2)の基本表現に関連付けられています。

歴史と応用

「二重項」という用語は19世紀初頭に遡ります。当時、電離励起されたガスの特定のスペクトル線が強い磁場の影響下で2つに分裂することが観測され、異常ゼーマン効果として知られています。このようなスペクトル線は実験室だけでなく天文分光観測でも観測され、天文学者は太陽、恒星、銀河の周囲の磁場の存在を推測し、その強度を測定することができました。逆に、分光法における二重項の観測によって、物理学者は電子がスピンを持ち、さらにそのスピンの大きさが⁠ 1 /2⁠ .^[1]詳細については、スピン（物理学）に関する記事の歴史のセクションを参照してください

二重項は物理学において重要な役割を果たし続けています。例えば、医療技術である磁気共鳴画像法は、核磁気共鳴に基づいています。この技術では、スピン⁠において分光二重項が発生します。 1 /2⁠ 原子核は、二重項分裂が無線周波数領域で起こります。磁場をかけ、無線周波数送信機を注意深く調整することで、核スピンが反転して放射線を再放射します。これはラビサイクル。放射される電波の強度と周波数から、このような核の濃度を測定することができます。^[1]発光ダイオードの発光層としての二重項の使用です。これらの材料は、スピン統計に基づく理論上の量子効率が100％であるという利点がありますが、一重項システムや三重項システムは効率が大幅に低いか、プラチナやイリジウムなどの貴金属発光します。^[2]

参照

参考文献

^ ab IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 5th ed. (the "Gold Book") (2025). オンライン版: (2006–) "doublet state". doi :10.1351/goldbook.D01853.html
^ イムラン・ムハンマド、ウェールマン・カレブ、チェン・マーク (2020). 「光電子特性における開殻効果： $n$ 置換ビスフェナレニルからの反両極性電荷輸送と反カシャ二重項発光」アメリカ化学会誌. 142 (1): 38– 43. doi :10.1021/jacs.9b10677. PMID 31854979. S2CID 209418125.

[GoldBook-1] IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 5th ed. (the "Gold Book") (2025). オンライン版: (2006–) "doublet state". doi :10.1351/goldbook.D01853.html

[2] イムラン・ムハンマド、ウェールマン・カレブ、チェン・マーク (2020). 「光電子特性における開殻効果： $n$ 置換ビスフェナレニルからの反両極性電荷輸送と反カシャ二重項発光」アメリカ化学会誌. 142 (1): 38– 43. doi :10.1021/jacs.9b10677. PMID 31854979. S2CID 209418125.