氢原子的磁矩--对自旋的讨论之一

利用氢原子的相对论性波动方程计算了氢原子的磁矩。结果表明,现行量子理论中所谓的总磁矩实际上都是由电子的轨道运动产生的,由此提出了所谓的总角动量实际上是相对论性轨道角动量的看法。     

δ势垒对多臂量子环中持续电流的影响

提出了含δ势垒的多臂量子环模型.研究发现总磁通为零时,持续电流随半导体环增大发生非周期性振荡,下臂因含δ势垒而获得最小的平均持续电流.AB磁通增强时,持续电流会发生周期性等幅振荡,并与电极的磁矩方向以及隧穿电子的自旋方向相关.两电极磁矩方向平行时,Rashba自旋轨道耦合具有改变持续电流相位和相位差的效应;两电极磁矩方向反平行时,Rashba自旋轨道耦合具有改变持续电流振幅的效应.各臂之间持续电流的不同与臂长和磁通分布的差异相关.在一定条件下,两种波函数所对应的持续电流是可分离的. 关键词： 多臂量子环 持续电流 δ势垒 Rashba自旋轨道耦合     

量子霍尔效应的边缘态

量子Hall体是一种拓扑绝缘态,它内部绝缘,边缘导电,存在单向导电、零电阻的边缘态.边缘态的存在,从本质上来说是电子的磁矩与动量耦合的结果,受到拓扑结构保护.在强磁场下,电子的磁矩只能取一种方向,因此边缘态电子只能沿一个方向运动,不能往后散射.本文从一维定向移动格点系统的哈密顿量出发,讨论了量子霍尔体系边缘态电子的低能...     

旁耦合于介观环与铁磁电极量子点系统中的自旋极化输运

借助单杂质Anderson模型哈密顿量,及利用格林函数和运动方程等理论,研究旁耦合于介观环和铁磁电极的量子点系统中的极化输运特性.结果表明,通过调节点-环耦合强度、铁磁电极中的极化强度、磁矩相对取向及温度等,均能实现控制体系中自旋极化电流的目的,达到自旋阀效应.为此系统作为一种新的自旋电子材料提供理论依据.     

10^—9K温度下的核磁有序

电子可以发生自发磁有序,导致铁磁等现象的产生.同样地,原子核也可以自发地有序排列.由于核磁矩比电子磁矩小得多,自发的核磁有序只能在极低温下发生.在研究核有序的过程中,我们所得到的自旋温度在铜中低达25nK,在银中达到了2nK. 电子的磁性所产生的有序现象,温区从几个mK到高于室温.而在核中,只有当原子核的磁偶极矩的热运动能kT比它们的相互作用能小的时候,才会发生自发的磁有序.由于核磁矩比电子磁矩小三个数量级,而偶极相互作用正比于磁矩的平方,所以核自旋系统的有序要低于μK的温度.固体3He是个例外,它的强的零点运动造成的电子波…     

金属中逆法拉第效应的经典理论

研究电子在圆偏振光驱动下的经典动力学问题以及金属中逆法拉第效应(IFE)的经典微观机制.得到电子在圆偏振光驱动下的一个解,表明其运动轨道是螺旋线.忽略电子与磁场的相互作用,电子作绕平行于其初速度的轴、横截面为椭圆的螺旋线运动,产生了一个平行于其初速度、方向由圆偏振光的手征性决定的磁矩.磁矩的统计结果与Hertel从电子气整体出发得到的结果一致.     

化合物SmCo5的电子结构、自旋和轨道磁矩及其交换作用分析

用自旋极化的MS-Xα方法研究了稀土-过渡族化合物SmCo5的电子态密度、自旋能级劈裂及原子磁矩.研究结果显示,由于化合物中Sm-Co间的轨道杂化效应,使Sm原子原来的5d0空轨道上占据了少量5d电子.由于Co(3d)-Sm(5d)电子间的直接交换作用,导致了Sm-Co间的磁性交换耦合,这是化合物中形成Sm-Co铁磁性长程序的一个重要原因.在SmCo5化合物中存在6个能级呈现负交换耦合,导致了SmCo5化合物的居里温度(与金属钴相比)明显下降.还研究了化合物中2c和3g晶位Co的自旋磁矩和轨道磁矩,发现Co(2c)晶位的自旋磁矩、轨道磁矩及冻结部分均略大于Co(3g)晶位,所以2c晶位的L-S耦合强度应略大于3g晶位.因此,2c晶位对SmCo5磁晶各向异性的影响也应大于3g晶位.但Co(2c)未被冻结的轨道磁矩却略小于Co(3g),所以两种晶位对磁晶各向异性的贡献大小之差别不应太大.考虑到4f电子的局域性和化合物中轨道杂化效应所导致的Sm(5d0)空轨道上占据了少量5d电子,可以得到Sm原子磁矩为1.29μB,与顺磁盐中Sm3+磁矩实验值(1.32-1.63uB)及金属中Sm原子磁矩实验值(1.74μB)基本符合.     

缪轻子反常磁矩和北京谱仪实验

最新的缪子反常磁矩实验测量结果与标准模型理论预言偏离4.2σ,提供了新物理存在的重要证据.然而要确认新物理的存在,实验和理论还需要进一步提高精度.运行在量子色动力学微扰与非微扰过渡能区的北京谱仪实验能够约束缪子反常磁矩理论计算中最重要的误差来源——强相互作用的修正.文章介绍了缪子反常磁矩的实验与理论现状,特别是北京谱仪...     

基于镜像电荷法探测液氦表面电子的自旋态

文献[Phys.Rev.A,2006,74:052338]的理论研究表明液氦上电子自旋具有长达100秒的相干时间,因此在实施量子信息处理方面具有很大的应用前景.然而,这一理论还未得到实验的证实.液氦上电子的自旋-轨道耦合可以为电子自旋探测提供一种可选的方法.理论上,电子自旋-轨道耦合可以由液氦膜下方的微电极电流产生.在微波驱动下,电子发生电偶极跃迁,导致电子距离液氦表面的平均高度发生改变.利用镜像电荷法[Phys.Rev.Lett.,2019,123:086801],电子的这种轨道运动可以被实验测量.建立基于液氦上电子-自旋轨道耦合的密度矩阵方程,并数值求解镜像电荷的振动行为.结果表明不同的自旋态将会引起不同的感应电流,这种差异提供了一种可选的电子自旋探测方法.     

缪子反常磁矩与格点量子色动力学

正一、g-2的历史意义——奠定量子电动力学的基石早在1820年,法国物理学家安培(A.-M. Ampère)通过实验发现,载流线圈在磁场中会像一个小磁铁一样转动起来。这种规律被称为安培定律。物理学上,把电流强度与电流回路面积的乘积定义为磁矩的大小。磁矩越大,载流导线所感受的磁场力就越显著。我们可以把载流线圈等效为电子在做环形运动,圆环半径为R,电子速度为v,质量为m。     

顺磁共振波谱仪

一、顺磁共振现象运动着的电子具有磁矩。对于原子来说,它的磁矩等于电子的自旋磁矩和轨道磁矩的矢量和。如果原子中的所有电子的磁矩总和不等于零时,那末这种原子就具有顺磁性质。考虑最简单的顺磁物质。它含有未偶电子,当它没有受到外磁場作用时,未偶电子的磁矩的取向是混乱的,因此整个样品的总矩被平均掉了;宏观上看不出它有磁性。如果样品处于     

用非相对论求自旋-轨道耦合能

氢原子或类氢离子中电子的自旋-轨道耦合能在CGS制中可以表示成式中m为电子的质量,c是光的速度,r是电子的径向距离;l、s分别是电子的轨道角动量和自旋角动量,而V表示电子在原子核静电场中的势能.由于V= Ze2(1)式也可以改写成(1)式也可以改写成 (1)式或(2)式的正确推导可以有两个途径. (a)认为电子的自旋是来自相对论原因,因此,(1)式可以通过描写电子运动的狄拉克(Dirac)相对论理论得到[1] (b)如果电子的自旋(或更精确地说电子的内禀磁矩u3作为实验事实被接受[2],则电子的自旋-轨道耦合能基本上可以看作是出于非相对论原因,因此,(1)式也可…     

一维铁磁链中量子孤波的能级和磁矩

使用Hartree近似和一种简化的准离散多标度方法,研究了具有交换作用和经典磁矩相互作用的一维铁磁链中的量子孤波解. 这种一维铁磁链中不仅存在着运动的量子孤波,也存在着静态的量子孤波(即量子内禀局域模).利用所获得的量子孤波解,进一步研究了量子孤波的能级和由量子孤波所携带的磁矩. 研究表明,量子孤波的能量和磁矩都是量子化的,这些结果为正确理解磁性材料中像磁滞回线的量子台阶等宏观量子特性提供了一条可能的途径.     

Rashba自旋-轨道相互作用影响下量子盘中强耦合磁极化子性质的研究

本文基于Lee-Low-Pines幺正变换法,采用Tokuda改进的线性组合算符法研究了Rashba自旋-轨道相互作用效应下量子盘中强耦合磁极化子的性质.结果表明,磁极化子的相互作用能Eint的取值随量子盘横向受限强度ω0、外磁场的回旋频率ωc、电子-LO声子耦合强度α和量子盘厚度L的变化均与磁极化子的状态性质密切相关;磁极化子的平均声子数N随ωc,ω0和α的增加而增大,随L的增加而振荡减小;在Rashba自旋-轨道相互作用效应影响下磁极化子的有效质量将劈裂为m*+,m*-两种,它们随ωc,ω0和α的增加而增大,随L的增加而振荡减小;在研究量子盘中磁极化子问题时,电子-LO声子耦合和Rashba自旋-轨道相互作用效应的影响不可忽略,但Rashba自旋-轨道相互作用和极化子效应对磁极化子的影响只有在电子运动的速率较慢时显著.     

Fe掺杂碳纳米管吸附甲硝唑的第一性原理计算

甲硝唑(MNZ)的滥用对水环境造成了严重的污染.本文采用第一性原理计算的方法,研究了单壁碳纳米管(CNT)和Fe掺杂碳纳米管(Fe-CNT)对MNZ的吸附作用.分别计算了单壁CNT和Fe-CNT与MNZ的吸附结构、吸附能、电子轨道、电荷转移、态密度等.结果表明原始CNT对MNZ吸附作用较弱,而Fe-CNT与MNZ的相互作用明显增强.因此,Fe-CNT有望成为吸附水中污染物MNZ的候选材料.     

铁磁/半导体/铁磁结构的双量子环自旋输运的特性

研究了与铁磁/半导体/铁磁结构相关的双量子环自旋输运的规律,研究结果表明：总磁通为零条件下,铁磁电极磁化方向反平行时,双量子环与单量子环相比提高了自旋电子透射概率的平均值.铁磁电极磁化方向平行时,双量子环对提高自旋向下电子平均透射概率的效果更明显;双量子环受到Rashba自旋轨道耦合作用影响时,自旋电子的平均透射概率明显高于单量子环,即使再加上外加磁场的影响,透射概率较高这一特征依然存在;双量子环所含的δ势垒具有阻碍自旋电子输运的作用,随δ势垒强度Z的增大透射概率 关键词： 双量子环 Rashba自旋轨道耦合 透射概率 δ势垒')" href="#">δ势垒     

电子在均匀磁场中的状态--对自旋的讨论之二

求得了在均匀磁场中的电子沿着磁场方向的动量、角动量分量和能量的共同本征态。计算了电子产生的磁矩,由此继续论证所谓的总磁矩和总角动量其实质是相对论性的轨道磁矩和轨道角动量的看法。     

基于镜像电荷法探测液氦表面电子的自旋态

文献[Phys. Rev. A, 2006, 74:052338]的理论研究表明液氦上电子自旋具有长达100秒的相干时间,因此在实施量子信息处理方面具有很大的应用前景.然而,这一理论还未得到实验的证实.液氦上电子的自旋-轨道耦合可以为电子自旋探测提供一种可选的方法.理论上,电子自旋-轨道耦合可以由液氦膜下方的微电极电流产生.在微波驱动下,电子发生电偶极跃迁,导致电子距离液氦表面的平均高度发生改变.利用镜像电荷法[Phys. Rev. Lett.,2019,123:086801],电子的这种轨道运动可以被实验测量.建立基于液氦上电子-自旋轨道耦合的密度矩阵方程,并数值求解镜像电荷的振动行为.结果表明不同的自旋态将会引起不同的感应电流,这种差异提供了一种可选的电子自旋探测方法.     

丁酰胆碱和硫代胆碱与CdTe量子点的络合特征以及光谱性质的理论研究

本文利用密度泛函理论,研究了丁酰胆碱和硫代胆碱在CdTe量子点上的络合特征.优化了稳定的络合构型,计算了吸附能、电荷密度、前沿分子轨道以及紫外可见吸收光谱.研究发现：丁酰胆碱在CdTe量子点上的吸附能较小、与量子点之间的电子相互作用较弱,属于物理吸附,紫外可见光吸收强度较弱.而硫代胆碱与量子点之间存在化学吸附,存在强的电子相互作用,紫外可见光吸收强度增强.我们的研究结果为实验中使用CdTe量子点检测丁酰胆碱酯酶提供了理论支持.     

重费米子化合物LiV2O4电子结构的第一性原理研究

用第一性性原理的FP-LMTO能带计算方法研究了重费米子化合物LiV2O4的电子结构。结果表明：费米面附近的导带是由V原子的3d电子形成的宽度为2.5eV的窄能带,是3d态在立方晶体场中具有t2g对称性的子带;它与O的2p轨道构成的能带有近1.9eV的能隙。计算得出的费米能处电子态密度和线性电子比热系数分别是11.1states/eV f.u.和26.7mJ/molK^2。费米面处的能带色散具有电子型和空穴型和空穴型两种,呈现出一种复杂的费米面结构。LSDA以及LDA+GGA计算表明,LiV2O4有一个磁矩为每个钒原子1.13μB,总能比LDA基态低约148meV/f.u.的铁磁性基态。由目前的能带结构计算的结构无法确定这一类Kondo体系的局域磁矩的来源,表明这一化合物中的重费米子行为可能有别于在含有4f和5f稀土的重费米子合金中观察到的局域磁矩与传导电子的交换作用机制,其中存在量子相变的可能。