激光冷却SH~–阴离子的理论研究

本文采用多组态相互作用及Davidson修正方法和全电子基组计算了SH~-阴离子的X~1∑~+,a~3∏和A~1∏态的势能曲线、电偶极矩和跃迁偶极矩.计算的光谱常数与实验值及已有的理论值符合得很好.在计算中考虑了自旋-轨道耦合效应.计算得到a~3∏_1(v'=0)?X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)?X~1Σ_(0+)~+(v"=0)跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子,分别为0.9990和0.9999;计算得到a~3∏_1和A~1∏_1态的自发辐射寿命分别为1.472和0.188 ms.A~1∏_1?X~1∑_(0+)~+跃迁存在中间态a~3∏_(0+)和a~3∏_1,但中间态对激光冷却SH~-阴离子的影响可以忽略.分别利用a~3∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)跃迁构建了准闭合的能级系统,冷却所需的激光波长分别为492.27和478.57 nm.最后预测了激光冷却SH~-阴离子能达到的多普勒温度和反冲温度.这些结果为进一步实验提供了理论参数.     

基于Pancharatnam-Berry相位和动力学相位调控纵向光子自旋霍尔效应

提出了一种基于Pancharatnam-Berry相位和动力学相位操控纵向光子自旋霍尔效应的方法.理论分析表明:当光场通过一个由Pancharatnam-Berry相位透镜和动力学相位透镜构成的透镜组时,透镜组会存在两个自旋相关的焦点.首先,当左旋和右旋圆偏振光通过微结构相位延迟为π的Pancharatnam-Berry相位透镜时,由于Pancharatnam-Berry相位的自旋相关性,两个圆偏振分量会获得符号相反的Pancharatnam-Berry相位而导致其中一个被聚焦而另一个发散.然后,在Pancharatnam-Berry相位透镜后再插入普通透镜引入动力学相位调制,由于动力学相位是自旋无关,使得这一透镜组,可以在合适的条件下使不同自旋态的光子分别聚焦于纵向上不同焦点处.纵向自旋分裂由两透镜焦距及间距共同决定,因此可以通过改变两个透镜的焦距及其间距获得任意的纵向自旋分裂值.最后,搭建了一套实验装置,所得实验结果与理论结果一致.     

氮化硼纳米带功能化碳纳米管的热自旋输运性质

热自旋电子学器件结合了自旋电子学和热电子学各自的优点,对人类可持续发展具有重要作用.本文研究了锯齿形BN纳米带(ZBNRs)共价功能化碳纳米管(SWCNT)的电子结构,发现ZBNRs-B-(6,6)SWCNT为磁性半金属,nZBNRs-B-(6,6)SWCNT(n=2—8)为磁性金属;nZBNRs-N-(6,6)SWCNT(n=1—8)为双极化铁磁半导体;4ZBNRs-B-(4,4)SWCNT和4ZBNRs-N-(4,4)SWCNT为磁性半金属,4ZBNRs-B-(m,m)SWCNT(m=5—9)为磁性金属;4ZBNRs-N-(m,m)SWCNT(m=5—9)为双极化铁磁半导体.然后,基于锯齿形BN纳米带共价功能化碳纳米管设计了新型热自旋电子学器件,发现基于ZBNRs-N-(6,6)SWCNT的器件具有热自旋过滤效应;而8ZBNRs-N-(6,6)SWCNT和nZBNRs-B-(6,6)SWCNT(n=1,8)都存在自旋相关塞贝克效应.这些发现表明BN纳米带功能化碳纳米管在热自旋电子学器件方面具有潜在的应用.     

线极化Bell-Bloom测磁系统中抽运光对磁场灵敏度的影响

利用适用于线极化Bell-Bloom测磁系统的布洛赫方程和含有自旋弛豫的速率方程,以铯原子为研究对象,分析了抽运光对磁场灵敏度的影响,并在实验上分别采用与铯原子D1线和D2线共振的线偏光作为抽运光和探测光,用充有缓冲气体的气室进行了实验.实验结果与理论分析一致,均表明只有在一定的光强范围内,增大抽运光光强可以提高磁场灵敏度.且利用这一方法分析了原子的自旋弛豫对磁场灵敏度的影响.这项研究对于深入认识线极化的Bell-Bloom测磁系统,以及如何通过优化系统实现磁场灵敏度的提高具有重要的意义.     

固液两相流体对直齿轮跑合热弹流润滑的影响

建立了含有固体颗粒的接触区弹流模型,修正了Reynolds方程,考虑了润滑油对颗粒拖曳力的影响,考虑了颗粒速度随颗粒运动位置的变化,还考虑了颗粒自旋和热效应的影响,分析了颗粒运动位置变化和自旋对压力、膜厚和温度的影响,最后对算例结果进行了比较验证.结果表明:颗粒速度随颗粒运动位置变化而变化,在接触区中心附近颗粒速度趋于稳定;颗粒位于接触区中心附近时,接触区最大温度升高明显,颗粒所在区域瞬态温升较大;当颗粒靠近两啮合轮齿表面时,最小膜厚和最大温度均有所减小;颗粒顺时针自旋对最小膜厚和最大温度影响显著,顺时针自旋和逆时针自旋对接触区瞬态温升均影响较大,颗粒所在区域温度升高明显;自旋角速度增大,最小膜厚减小,最大温度升高,颗粒所在区域瞬态温升增大.     

两态反应Ni2+与c-C6H12的机理及自旋-轨道耦合研究

在密度泛函理论的B3LYP方法下, 对两态反应Ni₂⁺与环己烷体系进行了较为系统的研究. 结果表明, 反应分别在第一个氢迁移(⁴IM1→⁴TS1/2), 第三个氢迁移(⁴TS15/16→⁴IM15)以及 翻转过程(⁴IM5→⁴TS5/6, ²TS11/12→²IM12)发生了二、四重态势能面的交叉, 本文运用内禀反应坐标单点垂直激发计算的方法得到势能面大致的交叉点(CP), 进一步利用Crossing2004程序获得精确的最低能量交叉点(MECP). 对MECP附近的自旋轨道耦合(SOC)常数进行了计算. MECP1～MECP4处的SOC值分别为318.01, 396.89, 268.74和306.67 cm^-1. 较大的SOC值说明不同势能面间发生了有效地跃迁并使反应沿着最低反应通道进行. 对反应通道的研究发现, 反应中同面脱氢是主要反应通道. 异面脱氢由于翻转过程中决速步骤势垒为33 kcal/mol(吸热3 kcal/mol), 只生成少量的异面脱氢产物. 计算结果解释了实验现象.     

SiCl自由基X2Π和A2Σ+态的光谱性质

采用内收缩多参考组态相互作用(ic MRCI)方法结合Dunning等相关一致基,计算Si Cl自由基X²Π和A²Σ⁺态的势能曲线.讨论参考能和相关能外推对X²Π和A²Σ⁺态光谱的影响.对势能进行相对论修正及核价修正计算.拟合势能曲线得到X²Π和A²Σ⁺态的光谱常数.它们与实验结果一致.利用Breit-Pauli算符,计算旋轨耦合效应,得到X²Π_1/2和X²Π_3/2的势能曲线、并计算它们的光谱常数.求解双原子分子核运动的径向SchrÖdinger方程,获得无转动SiCl自由基2个Λ-S态及X²Π态的耦合分裂态的全部振动态.得到J=0时X²Π态的自旋-轨道耦合常数、较高振动态的惯性转动常数以及X²Π_1/2和X²Π_3/2的振动能级等分子常数.     

含氮-空位缺陷锯齿状石墨烯纳米条带中负微分电阻和自旋过滤效应

采用第一性原理和非平衡格林函数方法,系统研究了含氮空位缺陷锯齿状石墨烯纳米条带的自旋极化输运特性．理论计算结果表明边界非对称的这类石墨纳米条带的基态具有铁磁性,由其构建的分子结中负微分电阻效应具有鲁棒性,是电极局域的态密度及依赖偏压的散射区-电极耦合作用结果．此外,在特定偏压区域还观察到几乎完美的自旋过滤效应．     

Classification of Topological Insulators with Time-Reversal and Inversion Symmetry

In this paper, we find that topological insulators with time-reversal symmetryand inversion symmetry featuring two-dimensional quantum spin Hall (QSH) state can be divided into 16 classes, which are characterized by four Z₂topological variables ζ_k=0,1 at four points with high symmetry in the Brillouin zone. We obtain the corresponding edge states for each one of these sixteen classes of QSHs. In addition, it is predicted that massless fermionic excitations appear at the quantum phase transition between different QSH states. In the end, we also briefly discuss the three-dimensional case.     

Magnetic Properties of Transverse Ising Model under a Time Oscillating Longitudinal Field

A transverse Ising spin system, in the presence of time-dependentlongitudinal field, is studied by the effective-field theory (EFT). Theeffective-field equations of motion of the average magnetization are givenfor the simple cubic lattice (Z = 6) and the honeycomb lattice (Z = 3).The Liapunov exponent λ is calculated for discussing the stability of the magnetization and it is used to determine the phase boundary. Thedynamic phase transition diagrams in h₀/ ZJ -Γ/ZJ plane and in h₀/ZJ-T/ZJ plane have been drawn, and there is no dynamical tricritical point on the dynamic phase transition boundary. The effect of the thermal fluctuations upon the dynamic phase boundary has been discussed.