量子力学中的电子自旋：从陀螺旋转到分子特性

量子力学中的电子自旋：从陀螺旋转到分子特性

自旋是量子力学中的一个核心概念。想象一下你手里有一个陀螺，当你用力旋转它时，它会开始快速自转，这就是一个物体在“自旋”，但在量子力学的世界里，“自旋”的概念则不同。

组成我们这个世界的所有分子，“体内”都“藏”着很多电子，这些电子就像是我们所说的陀螺，它们都在各自不停地“自旋”着，只不过它们并不是真的围绕着外在某一个轴心在旋转，而是一种“特别”的旋转方式，并没有经典的运动“场景”与之对应。

简单地说，这些电子“陀螺”对“外”会呈现两种“旋转”方向：向上或向下。如果一个分子中所有的电子都找到小伙伴，两两配对，并且每对电子的自旋方向都相反，相互“抵消”，那么整个分子就是“平静”的，我们称之为单重态。但如果有些电子没有找到配对的小伙伴，它们就处于未配对状态，这时分子就具有了一种特殊的“活力”，我们称之为多重态。

通过对分子自旋的研究，我们可以更深入地理解分子的结构和性质，有助于我们进一步揭示化学反应的过程，为反应的设计提供新的思路和方法。

本文原文来自中国科学院大连化学物理研究所