介观物理系统的量子场论模型一维持续电流的Luttinger模型

本文以研究生进入选题前水平介绍介观物理系统中的一种重要的量子场论模型和方法。讨论一维介观电子系统的Luttinger模型和非费米液体的特征和基本物理。我们简单介绍重整化群概念和玻色化技术和用于一维Luttinger模型。     

介观和低维体系中值得关注的一些物理问题

本文简单叙述了决定介观体系尺寸的退相位长度的物理含义,以及目前在介观和低维体系中值得关注的几个物理问题。从近期的发展看,退相位时间的低温饱和,二信电子系统的金属－绝缘体相变,正常金属／超导介观体系,准一维体系和分数量子化霍尔效应体系,以及单电子器件及其相关物理问题的研究是应该注意的重要方面。     

介观物理基础和近期发展几个方面的简单介绍

低维和介观物理系统的研究是当前凝聚态理论的一个重要方向.文章将从回顾介观物理中的几个基本概念开始,就近年来在量子点、二维电子气和介观物理系统中的电子关联效应等几个方面的研究,简略地介绍介观物理的新发展和机遇.     

电子相位相干时间

本期《物理双月刊》的“介观物理”专集中，马中水教授的《介观物理基础和近期发展几个方面的简单介绍》是一篇力作．该文对介观系统、介观物理的基础概念、介观物理发展的来龙去脉，以及近几年来介观物理领域因结合纳米科技而发展出来的新课题，做了非常全面性的介绍．这篇文章值得想要进入介观物理领域的研究生、博士后研究，以及已经在该领域从事某些课题研究的学者，仔细研读．马教授的文章，集中于讨论介观体系的（低温量子）电子传输性质．     

一维介观结链中的双电荷孤子

采用半经典模型研究了一维介观结链中两个岛上各存在一个剩余电子时的电势分布,发现在一维介观链中存在双电荷孤子.双电荷孤子的主要特征是它的电势峰发生了劈裂,形成双峰,两峰在通常情况下不等高.研究了双电荷孤子电势峰和阈电压对一维介观结链结构参数的依赖关系.提出了研究双电荷孤子的等效单电荷孤子方法,表明在等效电荷区域,双电荷孤子的电势分布与等效单电荷孤子在同一区域的电势分布相同. 关键词： 双电荷孤子 介观结 单电子效应     

一维光传输介质中折射率波动的统计表征

介绍了一种基于介观反射光谱分析的纳米尺度折射率波动表征的方法,揭示了介观反射光谱用于纳米尺度折射率波动表征的机理.采用时域有限差分方法,分析了光在一维折射率分布介质中的传播情况和光谱特征,并通过精确控制一维通道内部折射率波动的标准差和空间相关长度,定量分析了混乱度的仿真计算值及其与理论设置值的关系.结果表明,反射光谱对...     

介观物理系统中的噪声

描述了介观物理系统中噪声的研究现况. 对热噪声和散粒噪声的物理起源做了详细介绍，热噪声是系统的能态占据数发生涨落引起的，而散粒噪声源于载流子传输的微粒特性. 还介绍了研究噪声的主要理论——散射理论，并给出了其在马鞍形半导体量子线和铁磁/绝缘体/半导体双异质结两种介观系统中的应用，指出了噪声研究的实际物理意义. 关键词： 介观物理 热噪声 散粒噪声 散射理论     

介观物理系统的统计物理和持续电流

本文讨论介观系统的统计物理一些基本概念 ,在一般教科书和文献都很少有解释到的。我们讨论自平均效应 ,它在介观与宏观系统之不同 ,对杂质作系统平均后热力学量在介观与宏观系之不同。我们较详细引介用格林函数和图解法计算介观持续电流。同样 ,我们强调宏观系统和介观系统不同之处 ,对介观物理系统从计算热力学量的角度来看需要特别考虑因素。     

感性神经元模型及其动力学特性研究

神经元的大小属于介观尺度范围,本文考虑神经元的电感特性,建立了由细胞膜电感、膜电容、钾离子忆阻器和氯离子电阻构成的神经元经典电路模型和介观电路模型.利用经典电路理论和介观电路的量子理论,推导了在外部冲击激励下神经元细胞膜电压响应的表达式.将枪乌贼神经元的电生理参数代入膜电压表达式并计算可知,两种模型下的膜电压均先增大后减小,最后达到零值的静息状态,且其能量主要集中在0—30 Hz的脑电频率范围内.进一步比较发现,介观电路模型下膜电压的峰值及达到峰值所需的时间(达峰时间)均低于经典电路模型下的值,并与枪乌贼轴突受到刺激后的实验结果更接近,说明介观电路模型更能反应神经元受到刺激后的生理特征.基于介观电路模型,随着外部激励强度的增加,膜电压的峰值增加且达峰时间变短.膜电压峰值及达峰时间等参数更易受神经元膜电容的影响.神经元的介观电路模型对于理解神经元受到刺激后的兴奋性,推动受大脑功能启发的量子神经网络的发展等具有重要意义.     

感性神经元模型及其动力学特性研究

神经元的大小属于介观尺度范围,本文考虑神经元的电感特性,建立了由细胞膜电感、膜电容、钾离子忆阻器和氯离子电阻构成的神经元经典电路模型和介观电路模型.利用经典电路理论和介观电路的量子理论,推导了在外部冲击激励下神经元细胞膜电压响应的表达式.将枪乌贼神经元的电生理参数代入膜电压表达式并计算可知,两种模型下的膜电压均先增大后减小,最后达到零值的静息状态,且其能量主要集中在0—30 Hz的脑电频率范围内.进一步比较发现,介观电路模型下膜电压的峰值及达到峰值所需的时间(达峰时间)均低于经典电路模型下的值,并与枪乌贼轴突受到刺激后的实验结果更接近,说明介观电路模型更能反应神经元受到刺激后的生理特征.基于介观电路模型,随着外部激励强度的增加,膜电压的峰值增加且达峰时间变短.膜电压峰值及达峰时间等参数更易受神经元膜电容的影响.神经元的介观电路模型对于理解神经元受到刺激后的兴奋性,推动受大脑功能启发的量子神经网络的发展等具有重要意义.     

介观物理系统的统计物理和持续电流

本文讨论介观系统的统计物理一些基本概念，在一般教科书和文献教很少有解释到的。我们讨论自平均效应，它在介观与宏观系统之不同，对杂质作系统平均后热力学量在介观与宏观系之不同。我们较详细引介用格林函数和图解法计算介观持续电流。同样，我们强调宏观系统和介观系统不同之处，对介观物理系统从计算热力学量的角度来看需要特别考虑因素。     

Fe基纳米晶合金的晶化机理研究

根据用原子力显微镜对在不同温度下晶化的Fe基非晶合金薄带三维介观结构的观察,结合X射线衍射、Mssbauer谱等前人已有的实验结果并在目前已有的理论研究基础上,对Fe基非晶合金薄带在不同温度下的晶化过程进行了系统的分析、研究,提出了两种Nb-B框架介观结构、团聚相和单位体积纳米晶粒平均数等新概念,建立了Fe基纳米晶合金的晶化机理假说,提出了描述Fe基非晶合金晶化过程的介观织构模型.这个模型能够演化成二相结构模型和三相互套结构模型,还可以合理地解释现有的实验结果以及500—600℃退火中Fe基纳米晶巨磁阻 关键词： Fe基纳米晶合金 晶化机理 两种Nb-B框架介观结构 团聚相     

超冷一维玻色子系统的费米化

在高温超导机理的研究中，Anderson PW曾提出过所谓Luttinger液体理论．该理论基于早年Luttinger研究过的“一维精确可解玻色子系统”，在这一系统中，元激发谱与高维系统有本质差别，并且与玻色子之间的相互作用密切相关．     

基于U(1)对称的无限矩阵乘积态张量网络算法提取Luttinger液体参数K

本文数值研究了自旋S=1/2, 1, 2的各向异性量子XXZD模型的Luttinger液体参数K.首先,利用U (1)对称的无限矩阵乘积态算法(iMPS)得到在Luttinger液体相中的基态波函数.通过二分量子涨落F和有限纠缠标度指数κ的关系可以提取出Luttinger液体参数K.对于自旋S=1/2, D=0的量子XXZD模型,本文利用U (1)对称的iMPS的算法得到的数值结果与精确解符合得很好.在参数D≤-2的区域,自旋S=1的XXZD模型的哈密顿量可以被映射到一个自旋S=1/2的有效XXZ模型,本文计算了在这个区域内的Luttinger液体参数K与精确解基本是一致的,相对误差小于1%.此外,在参数?=-0.5, D=0处,本文数值计算的Luttinger液体参数与密度矩阵重整化群(DMRG)的结果也是一致的.这些研究结果表明:当系统具有U (1)对称性时,利用U (1)对称的iMPS的方法可以提取无能隙相中的Luttinger液体参数.本文利用此方法还研究了自旋S=1的XXZD模型在其他参数下的Luttinger液体参数,以及自旋S=2的XXZD模型的Luttinger液体参数.     

介观体系和介场物理

20世纪 80年代初中期开始兴起的介观物理是凝聚态物理中人们十分关注的研究领域 ,“介观”一词大家已听得很多了 .一段时间以来 ,常读到介观尺度是由电子非弹性散射平均自由程决定的说法 ,觉得不太确切 .想到这一说法可能和我早先发表在《物理》杂志的文章[1] ,以及我们主编的《介观物理》一书第一版的前言[2 ] 有关 ,特写此短文说明 .这里的说明也许仍有不妥之处 ,请读者指正 .1　介观尺度介观体系的大小是由介观尺度来刻划的 .介观尺度是载流子保持相位记忆的长度 ,一般记为Ｌφ,称为退相位长度 .相位记忆的丢失源于载流子的非弹性散射 ,…     

一维光子晶体研究进展

一维光子晶体由于其制备的优势以及对光传播模式控制的优异性能使其在不同研究领域得到了广泛关注。文章介绍了一维介电以及金属－介电光子晶体的最新研究进展和应用前景,并系统综述了一维材料中全向能隙,布儒斯特角控制,超折射光学效应以及光子局域化等对光传输的影响。     

热克尔态下介观LC电路的量子涨落

基于介观电容可看作介观隧道结的物理事实，利用旋波近似方法，对介观LC电路进行量子化处理，量子化后介观LC电路系统等效为一个克尔系统.再利用热场动力学理论方法 研究了介观LC电路在有限温度时热克尔态下电荷和磁通的量子涨落，并对结果进行了讨 论. 关键词： 介观LC电路 热克尔态 量子涨落     

低维介观系统中磁边缘态输运特性

低维介观系统中，当存在垂直方向磁场时，磁边缘态的形成、存在和其固有的特性对系统的量子相干输运过程起着至关重要的作用。本文通过求解相关的单电子的薛定谔方程，来演示准一维量子线中磁边缘态的形成，讨论磁边缘态波函数的一般性质和规范变换及坐标旋转变换下边缘态的变换形式。简单介绍耦合平行双量子线的磁致输运特性，此时色散关系中出现能级交叉、劈裂、和振荡结构，并导致方波型振荡的磁电导谱。最后，简单介绍一维和有限宽度的介观环中持续电流和色散关系。     

低维介观系统中磁边缘态输运特性

低维介观系统中,当存在垂直方向磁场时,磁边缘态的形成、存在和其固有的特性对系统的量子相干输运过程起着至关重要的作用。本文通过求解相关的单电子的薛定谔方程,来演示准一维量子线中磁边缘态的形成,讨论磁边缘态波函数的一般性质和规范变换及坐标旋转变换下边缘态的变换形式。简单介绍耦合平行双量子线的磁致输运特性,此时色散关系中出现能级交叉、劈裂、和振荡结构,并导致方波型振荡的磁电导谱。最后,简单介绍一维和有限宽度的介观环中持续电流和色散关系。     

铁基纳米晶合金介观结构的等效RLC并联模型

根据实验研究成果提出纳米晶合金软磁性能受其介观结构影响的观点，建立了Fe基纳米晶合金的球状介观结构模型，分别求出只有交变磁场或交变磁场和静磁场作用时纳米晶粒球的频率函数——D函数.分析表明，两种D函数都是复变函数，其实部Re(D)为纳米晶电感性质和电容性质的反映，虚部Im(D)为纳米晶电阻性质的反映，据此建立了Fe基纳米晶合金介观结构的等效RLC并联模型.由该模型求得合金产生极值巨磁电阻的条件为v_extGMI=v|_Re(D)=0，决定因素有μ,σ,ω,R和H_ex及微观磁结构. 关键词： Fe基纳米晶合金 等效RLC并联模型 球状介观结构模型 频率函数