分子磁体中的量子隧穿及宏观量子效应

文章介绍了分子磁体中的量子隧穿和宏观量子效应理论和实验研究的新进展．分子磁体既有宏观磁体特性也呈现纯量子行为，例如磁化矢量的量子隧穿．文章作者解释了如何通过量子隧穿实现宏观量子相干(即薛定谔猫态的相干叠加)和量子态位相干涉．对隧穿率计算的瞬子方法，特别是有限温度隧穿理论及其在分子磁体量子隧穿中的应用也做了简要的阐述．     

分子磁学--一个新兴的前沿研究领域

分子磁学是一个新兴的前尚交叉学科。文章简要介绍了该学科的主要研究内容,并对近年来发展最快的几个研究热点,即分子内磁耦合作用与分子磁工程、分子基铁磁体、单分子磁体、自旋转换配合物和生物体系内磁耦合作用,作一简要评述和展望。     

单分子磁体

单分子磁体指的是那些在阻塞温度以下出现磁化强度慢弛豫的分子。自从1993 年报道了 第一例单分子磁体[Mn12O12(O2CCH3)16(H2O)4] ￠ 4H2O ￠ 2CH3CO2H (Mn12) 以来,人们在探索 新颖的单分子磁体及其在信息存储、自旋电子学和量子计算等方面的潜在应用方面付出了极大的努 力,已经合成得到许多具有单分子磁体性质的单核和多核金属簇合物。本文将重点介绍基于氧桥联 的锰或铁簇合物、单核过渡金属化合物以及稀土配合物的单分子磁体。     

分子磁体与环境的纠缠和退相干

本文研究了双轴分子磁体在耗散环境中的相干量子隧穿,作为环境的声子库抑制了相干量子隧穿,从而引起分子磁体中薛定谔猫态的退相干. 而环境内部声子之间的相互作用会导致分子磁体与热库之间退耦合,于是对退相干有一定的抑制作用. 在绝热近似和非绝热近似下,借助于约化密度矩阵计算了超Ohmo耗散中分子磁体与环境之间的纠缠度,当纠缠达到最大时,相干隧穿被完全抑制.     

有机强磁性研究进展

在对有机强磁性体的概念、来源及其所特有的物理和化学特性作简要介绍的基础上，阐述了有机材料的强磁性研究的重要意义以及有机强磁体作为新材料可能具有的应用前景，评述了国内外目前有机强磁性的理论和实验研究现状，讨论了有机强磁体的获取途径和分子设计方法，并着重讨论了纯有机强磁性体的模型设计和结构分析等方面的工作．     

六配位FeN6自旋翻转化合物的自旋输运特性

本文采用第一性原理计算和非平衡格林函数方法,研究了六配位FeN₆的自旋输运特性. 理论计算结果表明在外场(如光辐射)作用下通过改变配体与磁芯间键长来实现磁体的高低自旋之间的转换. 基于计算得到的透射谱和伏安曲线,发现通过高自旋态分子结的电流显著大于低自旋态磁体,且通过高自旋态分子结的输运特性由自旋向下的电子提供主要贡献. 理论预测出来的分子开关和自旋过滤效应表明此类铁基六配体自旋翻转化合物可用于分子自旋电子学器件设计.     

有机强磁性研究

在对有机强磁性体的概仿、源及其所特有的物理和作简要介绍的基础上，阐述了有机材料的强磁性研究的重要意义以及有机强磁体作为新材料可能具有的应用前景，评述了国内外目前有机强磁性的理论和实验研究现状，讨论了有机强磁体的获取途径和分子设计方法，关着重讨论了纯有机强磁性体的模型设计和结构分析等方面的工作。     

单分子磁体中交换常数计算的新方法

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,在现有的单分子磁体交换耦合常数计算方法的基础上提出了一种新的计算方法.采用新方法计算两个原子之间的交换耦合常数时,首先分别设置这两个原子的自旋取向,然后再同时设置两个原子的自旋取向,计算出总能即可,而不用选取不同的自旋组态并求解线性方程组.方法特别适合含有数目很大的磁性原子的单分子磁体交换耦合常数的计算.采用新方法计算了Fe7和Fe20配合物分子的交换耦合常数.结果表明,Fe7和Fe20分子中的交换常数都为负,即反铁磁耦合时能量更低,这与类似分子的相关研究相一致.     

单分子磁体中交换常数计算的新方法

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,在现有的单分子磁体交换耦合常数计算方法的基础上提出了一种新的计算方法.采用新方法计算两个原子之间的交换耦合常数时,首先分别设置这两个原子的自旋取向,然后再同时设置两个原子的自旋取向,计算出总能即可,而不用选取不同的自旋组态并求解线性方程组.方法特别适合含有数目很大的磁性原子的单分子磁体交换耦合常数的计算.采用新方法计算了Fe7和Fe20配合物分子的交换耦合常数.结果表明,Fe7和Fe20分子中的交换常数都为负,即反铁磁耦合时能量更低,这与类似分子的相关研究相一致.     

{Cu3}单分子磁体在磁场中的热纠缠

本文研究单分子磁体Na₉[Cu₃Na₃(H₂O)₉ (α-AsW₉O₃₃)₂]·26H₂O中三角自旋 环在磁场作用下的热纠缠性质, 利用数值计算求出任意两个Cu²⁺离子量子比特之间的配对纠缠度, 分别记为C₁₂, C₂₃和C₁₃. 研究结果表明, 磁场的方向和大小以及温度对配对纠缠度具有重要影响, 而且参数的变化对C₁₂, C₂₃和C₁₃的影响也是各不相同. 给出外加三个不同方向的磁场时, 配对纠缠度C₁₂, C₂₃和C₁₃各自对应的临界温度T_c随磁场强度的变化图, 由此可以得到单分子磁体三角自旋环中存在纠缠态的参数范围. 通过选择适当的磁场方向和大小以及温度等实验参数, 可以有效地调节和提高单分子磁体中的配对纠缠度. 关键词： 配对纠缠 单分子磁体 三角自旋环     

分子器件的研究进展

分子器件作为下一代电子器件近年来得到了迅速的发展．文章回顾了分子器件的发展历程和研究现状，并重点对分子导线、分子开关、分子整流器和分子晶体管等器件进行了介绍。     

分子器件

本文对分子器件的概念和研究目标作了描述，并对分子导线、分子开关、分子整流器、分子存储器、分子计算机当前的研究状况和存在问题作了简单介绍．     

分子光学及其应用前景

随着原子光学的快速发展，一门新兴的有关研究中性分子与电场、磁场和光场等物质相互作用及其冷却、囚禁、操控与应用的学科——“分子光学”正在逐步形成．文章首先就分子光学的学术内涵及其研究内容作一简单类比与讨论；其次，就冷分子束的产生与超冷分子样品的实验制备、超冷分子物理与光谱学、非线性与量子分子光学的研究及其最新进展进行简要综述．最后，就分子光学的应用前景进行了展望．     

Fe(Ⅱ)-N_4S_2自旋翻转单分子磁体的电子输运性质（英文）

由于其具有高自旋和低自旋磁性双稳态特性,单分子磁体是构建分子自旋电子器件最有潜力的候选体系.基于第一性原理计算和非平衡格林函数方法,我们研究了Fe(Ⅱ)-N_4S_2自旋翻转单分子磁体在两个金电极之间的电子结构和输运特性.优化的几何结构参数和计算出来的磁性与实验结果吻合,基于翻转能垒,发现该磁体在可见光范围可实现高低自旋之间的翻转.当磁体处于高自旋态时,其电流在小偏压条件下主要由自旋向下的电子贡献,表现出显著的自旋过滤效应.这些理论研究结果表明此类单分子磁体可用设计分子自旋电子学器件.     

分子基磁体Cr[N(CN)2]2电子结构和半金属性的第一性原理研究

基于第一性原理方法结合广义梯度近似,研究了分子基磁体Cr[N(CN)₂]₂的电子结构和半金属性. 对总能量,自旋极化的能带结构,态密度以及自旋磁矩的计算表明该分子磁体为半金属铁磁体．每个分子的总磁矩为2.00μB,其中Cr²⁺对分子磁矩的贡献较大,而配位体上的碳原子和氮原子的贡献相对较小．讨论了当晶格常数发生小幅变化时材料半金属性的变化.     

分子构型对分子器件伏-安特性的影响

本文以4，4’-二巯基联苯分子为研究对象，利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论，研究了苯环之间的不同位置取向对分子的电子结构以度该分子结的伏安特性的影响．计算结果表明苯环扭转角不同会改变分子的电子结构。扭转角的增大会导致分子轨道的扩展性变差，从而使体系的导电性能降低．     

我国原子与分子物理的发展

本文概述了我国原子与分子物理的发展历史和现状．新中国成立以前，我国老一代物理学家为我国原子和分子物理的发展作出了重大贡献，培养了一批优秀人才；新中国成立以后，结合实际需要，开展了原子与分子物理的研究，促进了原子与分子物理的发展，特别是在１９７７年制订了原子与分子物理发展规划后，开始走上有计划有组织的发展阶段，原于与分子物理获得迅速发展．     

二氧化碳分子在温室效应中的作用

法国Angers大学的M．Chrysos教授和俄罗斯圣彼得堡大学的同行们联合研究了CO2分子在温室效应中的作用．他们发现CO2分子不仅作为单分子状态吸收与散射能量,而且还在分子与分子碰撞期间吸收与散射能量．由太阳发射的可见光入射到地球后,同时又以红外辐射的方式从地球反射．这些红外辐射被大气吸收和保持就成为温室效应的热量来源．虽然CO2分子在大气中所占比例要比N2与O2分子少得多,     

用激光观察分子轨道

科学家们演示了一种观察简单分子周围的电子“云”的新方法．他们利用激光脉冲将氧和氮的分子解离成离子对，然后根据离子的轨迹重构出分子原来的电子云或“轨道”．发表在2004年9月10日的PRL上的结果，证实了关于电场中分子的分裂可能依赖于其电子轨道的理论预言．这种技术可以帮助研究者探查在激光聚变系统、日冕和生物分子间所发生的反应．     

Y系超导螺管储能磁体的优化设计

磁体结构的好坏将直接关系到磁体的制造成本以及磁体能否正常运行．在磁体结构的优化设计中，选定磁体的体积为目标函数，在满足磁体储能，符合超导材料的B～J特性，尽量减小漏磁等条件下，使目标函数达到最小．文章选定新一带超导涂层导体Ⅵ瑚为SMES线圈的制造材料，分析了Y系带材的材料特性，并采用大型有限元仿真软件ANSYS和磁体优化中常用的算法-模拟退火算法（simulated annealing）对SMES线圈进行优化仿真分析．得出最优的磁体结构．