相对论自旋流体力学

近年来,随着重离子碰撞实验中超子自旋极化与矢量介子自旋排列现象的发现,关于夸克胶子物质中自旋输运的理论研究也得到蓬勃发展,其中包括相对论自旋流体力学,它是描述自旋输运的流体力学理论.本文对相对论自旋流体力学的近期发展进行了综述,主要包括以下内容:1)相对论自旋流体力学基本方程的推导,包括宏观的唯象学推导、基于有效场论的推导以及基于输运理论的推导; 2)该理论框架的一些特殊性质,包括能动量张量中的反对称结构以及赝规范变换性质等; 3)在Bjorken和Gubser膨胀体系中的解析解及其对于重离子碰撞物理的意义.     

可控磁性量子点杂质引起的单电子自旋过滤器

本文提出一种基于电子-电子自旋交换相互作用获得自旋极化电流的模型. 该方案中, 需要两个距离相近的量子点. 其中一个是开放系统, 另一个是封闭系统. 开放系统能完成单电子输运, 封闭系统产生比较强的局域磁场, 两个系统之间有电子-电子自旋交换相互作用. 该相互作用会影响电子输运, 从而可以对电子输运产生自旋过滤效应. 我们用量子主方程描述开放系统的演化, 在有效哈密顿量的基础上, 可以得到解析结果. 结果显示, 在低温条件下, 交换相互作用足够强的时候, 系统给出的自旋过滤效率接近1 .     

一维有机聚合物中极化子的自旋进动

从理论上讨论一维有机聚合物中由门电压导致的极化子自旋的输运动力学,由于自旋-轨道相互作用,当极化子沿着聚合物链运动时,自旋发生周期性进动.     

扰动对有机磁体器件自旋极化输运特性的影响

基于紧束缚模型和格林函数方法,研究了有机磁体晶格扰动和侧基自旋取向扰动对金属/有机磁体/金属三明治结构有机自旋器件自旋极化输运特性的影响.计算结果表明:晶格扰动的存在降低了器件的起始偏压,减小了导通电流,并使得电流-电压曲线的量子台阶效应不再显著,扰动不太强时电流仍呈现较高的自旋极化率;而侧基自旋取向扰动减小了体系的自旋劈裂,增加了器件的起始偏压,低偏压下随着扰动的增强器件电流及其自旋极化率明显降低.进一步模拟了温度对器件自旋极化输运的影响. 关键词： 有机自旋电子学 有机磁体 自旋极化输运 自旋过滤     

串型耦合双量子点处于自旋阻塞区时磁输运性质的研究

使用双杂质安德森模型的哈密顿量,从理论上研究了串型耦合双量子点系统处于自旋阻塞区时的磁输运性质,并用主方程近似方法求解了哈密顿量.结果表明,自旋轨道耦合作用导致的双量子点间的自旋反转隧穿能够解除系统的自旋阻塞.同时也研究了超精细相互作用导致的在量子点内自旋反转和双量子点之间的自旋关联对系统的磁输运性质的影响,取得了一些有价值的结果,并对相关的物理问题进行了讨论.     

铁磁/有机半导体/铁磁系统的电流自旋极化性质研究

根据有机半导体中的电流自旋极化注入和输运实验现象，理论上研究了铁磁/有机半导体/铁磁系统的电流自旋极化性质.考虑到有机半导体的具体特性，从自旋扩散理论和欧姆定律出发，得到了系统的电流自旋极化率.假设自旋极化子和不带自旋的双极化子为有机半导体中的载流子.通过计算发现，极化子为实现有机半导体中电流极化注入和输运的有效自旋载流子，即使它只占总载流子很少一部分.还进一步研究了自旋相关界面电阻和电导率匹配以及有机半导体长度等因素对系统电流自旋极化的影响. 关键词： 自旋电子学 自旋注入 有机半导体 极化子     

单量子阱的自旋电流

利用密度矩阵的方法,由多粒子体系的薛定谔方程得到了微观体系中电子输运的概率方程，由此推出了单量子阱的自旋电流和电荷流的表达式.研究发现，在某种条件下单量子阱中只存在自旋电流；同时还给出了左右自旋电流之间的关系.结果表明:当单量子阱中的电子发生自旋共振时,自旋电流出现极大值并且随着自旋退相干时间的减小而减小. 关键词： 自旋共振 自旋电流     

自旋场效应晶体管中隧道磁阻的势垒相关反转效应

考虑自旋场效应晶体管中Rashba自旋轨道相互作用和自旋输运量子相干性,研究了势垒强度对自旋场效应晶体管的自旋相关量子输运的影响. 研究发现,势垒强度较低时,隧道结电导随Rashba自旋轨道相互作用强度的变化呈现明显的振荡现象,势垒强度较高时,电导表现出明显的势垒相关“电导开关”现象. 当势垒强度逐渐增强时,平行结构电导呈现出单调下降趋势,而反平行结构电导产生波动,这种波动导致该隧道磁阻也随势垒强度的变化表现出振荡现象,且在合适的准一维电子气厚度情况下隧道磁阻值可以产生正负反转,这个效应将会在基于自旋的电子器件信息的存储上获得应用. 关键词： 自旋场效应管 开关效应 量子相干 隧道磁阻     

瞬态自旋光栅系统的建设及其在自旋输运研究中的应用

简要介绍了瞬态光栅系统原理及光路的建设,包括瞬态光栅的产生与探测.采用了外差探测法（heterodyne detection）,大大提高了信噪比.利用瞬态自旋光栅系统,研究了(110)方向生长的本征GaAs/AlGaAs单量子阱中自旋输运特性,测得室温下电子自旋的扩散常数D_s=551 cm/s. 关键词： 瞬态自旋光栅 自旋扩散 自旋输运 自旋弛豫     

磁性纳米电机单电子晶体管的自旋输运特性

文章作者在研究磁性隧道结的自旋输运中引入量子点的机械振动自由度,将单电子隧穿和振动自由度耦合所导致的shuttle输运理论应用到自旋电子学中,研究结果表明,shuttle输运对自旋极化输运有很大的影响,其独特的输运性质可以用来设计自旋电子器件,文章在理论上提出具有巨磁效应的自旋阀、高性能的半导体自旋注入器以及电流的整流器.     

Superexchange-mediated magnetization dynamics with ultracold alkaline-earth atoms in an optical lattice

Superexchange and inter-orbital spin-exchange interactions are key ingredients for understanding(orbital) quantum magnetism in strongly correlated systems and have been realized in ultracold atomic gases.Here we study the spin dynamics of ultracold alkaline-earth atoms in an optical lattice when the two exchange interactions coexist.In the superexchange interaction dominating regime,we find that the time-resolved spin imbalance shows a remarkable modulated oscillation,which can be attributed to the interplay between local and nonlocal quantum mechanical exchange mechanisms.Moreover,the filling of the long-lived excited atoms affects the collapse and revival of the magnetization dynamics.These observations can be realized in state-dependent optical lattices combined with the state-of-the-art advances in optical lattice clock spectroscopy.     

Experimental Observation of Spin-Exchange in Ultracold Fermi Gases

We experimentally study the spin exchange collision in ultracold~(40) K Fermi gases. The quadratic Zeeman shift,trap potential and temperature of atomic cloud will influence on the spin changing dynamics. Dependences of the spin components populations on the external bias magnetic field, the optical trap depth and the temperature of atomic cloud are experimentally investigated. The spin exchange from the initial states to the final state are observed for different initial states. This work shows an interesting process of reaching equilibrium by redistribution among the spin states with the spin exchange collision in an ultracold large-spin Fermi gas.     

Ultracold Atomic Fermi–Bose Mixtures in Bichromatic Optical Dipole Traps: A Novel Route to Study Fermion Superfluidity

The study of low density, ultracold atomic Fermi gases is a promising avenue to understand fermion superfluidity from first principles. One technique currently used to bring Fermi gases in the degenerate regime is sympathetic cooling through a reservoir made of an ultracold Bose gas. We discuss a proposal for trapping and cooling of two-species Fermi–Bose mixtures into optical dipole traps made from combinations of laser beams having two different wavelengths. In these bichromatic traps it is possible, by a proper choice of the relative laser powers, to selectively trap the two species in such a way that fermions experience a stronger confinement than bosons. As a consequence, a deep Fermi degeneracy can be reached having at the same time a softer degenerate regime for the Bose gas. This leads to an increase in the sympathetic cooling efficiency and allows for higher precision thermometry of the Fermi–Bose mixture.     

Density and spin response of a strongly interacting Fermi gas in the attractive and quasirepulsive regime

Recent experimental advances in ultracold Fermi gases allow for exploring response functions under different dynamical conditions. In particular, the issue of obtaining a "quasirepulsive" regime starting from a Fermi gas with an attractive interparticle interaction while avoiding the formation of the two-body bound state is currently debated. Here, we provide a calculation of the density and spin response for a wide range of temperature and coupling both in the attractive and quasirepulsive regime, whereby the system is assumed to evolve nonadiabatically toward the "upper branch" of the Fermi gas. A comparison is made with the available experimental data for these two quantities.     

Magnetically tuned spin dynamics resonance

We present the experimental observation of a magnetically tuned resonance phenomenon in the spin mixing dynamics of ultracold atomic gases. In particular, we study the magnetic field dependence of spin conversion in F=2 (87)Rb spinor condensates in the crossover from interaction dominated to quadratic Zeeman dominated dynamics. We discuss the observations in the framework of spin dynamics as well as matter wave four wave mixing. Furthermore, we show that the validity range of the single mode approximation for spin dynamics is significantly extended at high magnetic field.     

超冷费米气体的膨胀动力学研究新进展

多体系统的非平衡动力学演化是当前物理学中最具挑战性的问题之一.超冷量子费米原子气体具有较强的可控性,是研究多体非平衡动力学的理想系统,可以用来模拟和理解大爆炸后的早期宇宙、重离子碰撞中产生的夸克-胶子以及核物理等动力学.一般多体系统演化是非常复杂的,往往需要利用对称性来研究.利用Feshbach共振可以制备标度不变的费米原子气体:无相互作用和幺正费米量子气体.当远离平衡态时,可利用普适的指数和函数来刻画,其动力学可以通过对系统的时空演化进行标度变换来识别.本文主要介绍近年来强相互作用超冷费米气体的膨胀动力学研究进展,包括原子气体的各向异性展开、标度动力学和Efimovian膨胀动力学.     

Pairing superfluidity in spin-orbit coupled ultracold Fermi gases

We review some recent progresses on the study of ultracold Fermi gases with synthetic spin-orbit coupling.In particular,we focus on the pairing superfluidity in these systems at zero temperature.Recent studies have shown that different forms of spin-orbit coupling in various spatial dimensions can lead to a wealth of novel pairing superfluidity.A common theme of these variations is the emergence of new pairing mechanisms which are direct results of spin-orbit-coupling-modified single-particle dispersion spectra.As different configurations can give rise to single-particle dispersion spectra with drastic differences in symmetry,spin dependence and low-energy density of states,spin-orbit coupling is potentially a powerful tool of quantum control,which,when combined with other available control schemes in ultracold atomic gases,will enable us to engineer novel states of matter.     

超冷费米气体研究的新进展

近几年,人们在超冷费米气体的实验和理论研究方面取得了一系列激动人心的进展,比如分子玻色—爱因斯坦凝聚的成功实现和BCS-BEC渡越过程的大量研究。在本文中,我们对超冷费米气体中的这些进展进行了介绍,并讨论了今后几年的发展趋势。     

超冷费米气体研究的新进展

近几年,人们在超冷费米气体的实验和理论研究方面取得了一系列激动人心的进展,比如分子玻色—爱因斯坦凝聚的成功实现和BCS-BEC渡越过程的大量研究。在本文中,我们对超冷费米气体中的这些进展进行了介绍,并讨论了今后几年的发展趋势。