ההבדל העיקרי בין צימוד סיבוב ספין לאפקט ראסל-סונדרס הוא שצימוד מסלול ספין מתאר את האינטראקציה בין הספין של חלקיק עם תנועת המסלול שלו בעוד שאפקט הצימוד של ראסל-סונדרס מתאר את הצימוד של מומנט זוויתי מסלולי של מספר אלקטרונים.
המונח צימוד בכימיה אנליטית מתייחס בעיקר לאינטראקציה בין רכיבים כימיים כמו אורביטלים ואלקטרונים. צימוד ספין-מסלול ואפקט ראסל-סאונדרס הם שתי צורות צימוד כאלה. באופן כללי, אפקט ראסל-סונדרס נקרא צימוד LS ומתייחס לאינטראקציה בין מומנט זוויתי של אורביטלים L ו-S.
מהו צימוד ספין-מסלול?
צימוד ספין-מסלול הוא סוג של אינטראקציה בין ספין של חלקיק לתנועתו בתוך פוטנציאל. זה סוג של אינטראקציה רלטיביסטית. דוגמה נפוצה בכימיה לצימוד ספין-מסלול היא אינטראקציית ספין-מסלול אשר מובילה לשינויים ברמות האנרגיה האטומית של אלקטרון עקב האינטראקציה האלקטרומגנטית בין הדיפול המגנטי של האלקטרון לתנועתו המסלולית, יחד עם האלקטרוסטטית. שדה של גרעין האטום הטעון חיובי. אנו יכולים לזהות צימוד ספין-מסלול כפיצול של קווים ספקטרליים. הוא מופיע כאפקט זימן שנוצר על ידי שתי השפעות רלטיביסטיות: השדה המגנטי הנראה מנקודת מבטו של האלקטרון והמומנט המגנטי של האלקטרון.
איור 01: פוטנציאל צימוד ספין-מסלול
תופעת צימוד ספין-מסלול חשובה בתחום הספינטרוניקה על מנת להוליך את האלקטרונים במוליכים למחצה ובחומרים אחרים. יתר על כן, צימוד ספין-מסלול הוא הגורם לאניסוטרופיה מגנטו-גבישית ואפקט ה-Spin-hall. אנו יכולים לראות צימוד ספין-מסלול ברמות האנרגיה האטומית וגם במוצקים.
מהו אפקט ראסל-סונדרס?
אפקט ראסל-סונדרס הוא סוג של אפקט צימוד בכימיה אנליטית שבו כל המומנטים הזוויתיים של מספר אלקטרונים מחוברים בחוזקה זה לזה, ויוצרים את התנע הזוויתי הכולל של האטום. תופעה זו נקראת בדרך כלל LS coupling מכיוון ש-L מייצג תנע זוויתי מסלולי ו-S מייצג תנע זוויתי ספין. זוהי אחת מתכניות הצימוד הפשוטות ביותר בכימיה.
איור 02: LS Coupling
ניתן להבחין בצימוד של ראסל-סונדרס בעיקר באטומים קלים שלרוב יש להם ערך קטן מ-30 למספר האטומי. באטומים הקטנים הללו, ספין (ים) אלקטרונים מקיים אינטראקציה זה עם זה, ויוצרים תנע זוויתי כולל של ספין (S). אותו תהליך מתרחש עם אורביטלים של אלקטרונים (l) היוצרים תנע זוויתי כולל (L). האינטראקציה בין מומנטי L ו-S אלו נקראת צימוד LS או אפקט ראסל-סונדרס. עם זאת, בשדות מגנטיים גדולים, אנו יכולים לראות שני ניתוק מומנטים אלה. לכן, תופעה זו מתאימה למערכות עם שדות מגנטיים חיצוניים קטנים וחלשים.
מה ההבדל בין ספין-מסלול צימוד לאפקט ראסל-סאונדרס?
המונח צימוד בכימיה אנליטית מתייחס בעיקר לאינטראקציה בין רכיבים כימיים כמו אורביטלים ואלקטרונים.ההבדל העיקרי בין צימוד סיבוב ספין לאפקט ראסל-סונדרס הוא שצימוד מסלול ספין מתאר את האינטראקציה בין הספין של חלקיק עם תנועת המסלול שלו ואילו אפקט הצימוד של ראסל-סונדרס מתאר את הצימוד של מומנט זוויתי מסלולי של מספר אלקטרונים.
להלן סיכום של ההבדל בין צימוד ספין-מסלול לאפקט ראסל-סאונדרס בצורת טבלה.
סיכום – ספין-מסלול צימוד נגד אפקט ראסל-סאונדרס
המונח צימוד בכימיה אנליטית מתייחס בעיקר לאינטראקציה בין רכיבים כימיים כמו אורביטלים ואלקטרונים. ההבדל העיקרי בין צימוד מסלול ספין לאפקט ראסל-סונדרס הוא שצימוד מסלול ספין מתאר את האינטראקציה בין הספין של חלקיק עם תנועת המסלול שלו ואילו אפקט הצימוד של ראסל-סונדרס מתאר את הצימוד של מומנט זוויתי מסלולי של מספר אלקטרונים.
