Nonstationary theory of magnetic field induced current for molecular spin nanojunction
对于分子自旋结的研究，我们考虑了分子和金属引线之间的两种类型的耦合：（i）电子转移，引起偏置结中的净电流和（ii）分子和引线之间的能量转移。使用旋转波近似的海森堡表示，我们推导出一组微分方程的期望值的相关变量：电子和声子的人口和分子极化。讨论了一种磁场控制方法来增强自旋纳米结中表征分子特征的电荷转移。所得动力学方程的近似解析解得到数值解的支持。电荷转移的磁控制由电子与自旋相互作用的瞬态赝费米子描述。考虑了分子和引线之间能量的快速绝热传递。推导了分子自旋纳米结的电流。
2009-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiresonant quantum transport in ac driven molecular nanojunctions
（日期：July 17，2017）我们计算了流经振动分子纳米结的电荷电流，该振动分子纳米结由交流电压驱动，处于非线性振荡状态。在不失一般性的情况下，我们模型的交界处由一个振动的分子，这是双夹在两个金属导线，这是偏置的时间周期性的交流电压。引线和分子之间的着装电子隧穿导致机械自由度失去平衡。在深量子区，只有少数振动量子被激发，相干振动共振的形成影响缀饰电子隧穿。反过来，反向作用改变了通过结的电子交流电流。非线性振动和交流驱动的协同作用诱导出与外加交流电压反共振的量子输运电流。对流动的非平衡电流的量子反作用使我们能够获得关于机械振动态布居的相当清晰的光谱信息。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall
Huge negative differential conductance in Au-H2 molecular nanojunctions
实验结果表明，巨大的负微分电导在金-氢分子纳米结。结果进行了分析，在两个级别的系统（TLS）模型：它表明，一个简单的TLS模型不能产生峰状结构的微分电导曲线，而一个不对称耦合的TLS模型给出了完美的拟合数据。我们的分析表明，激发一个绑定的分子到大量的能量相似的松散的束缚态是负责的峰状结构。最近的实验研究显示相关功能的框架内，我们的模型进行了讨论。
2008-02-19 cond-mat.mes-hall
Quantum interference and the time-dependent radiation of nanojunctions
利用最近发展的时间相关的Landauer-Büttiker形式主义和Jefimenko的延迟解的麦克斯韦方程组，我们展示了如何计算的时间相关的电磁场所产生的电荷和电流密度的纳米结的平衡。然后，我们将这种形式主义的苯环结，并表明，几何相关的量子干涉效应可以用来控制附近的分子的磁场。然后，将分子结视为量子发射体，我们证明了在非局部辐射功率中局部分子几何结构的清晰特征。
2021-02-01 cond-mat.mes-hall
Charge Transport Behavior of 1D Gold Chiral Nanojunctions
了解手性诱导的单分子结中的电子隧穿过程对于纳米开关和人工纳米马达的发展是必不可少的。基于结合非平衡格林函数理论和基态密度泛函理论，我们研究了手性金（7，3）纳米线的电荷输运行为，并与其他手性和非手性一维金纳米结构进行了比较.对于σ-饱和烷烃链，我们发现，接触势垒变化很大的非手性的铅，但不与手性的，虽然存在密切的相似之处的隧穿常数。具有Au（7，3）NW的单分子结的较低能隙确保了更好的电子电导，即使在允许低热损失之后，这主要是由于具有最小线张力的原子的紧密堆积布置。我们的第一性原理量子输运分析进一步表明，一旦通过sigma饱和或pi共轭分子部分桥接，手性Au（7，3）纳米管比手性金（5，3）纳米管（NT）具有更高的电子电导率。然而，事实证明，在铅-分子接触处的通道形成特征的不对称性通常仅与手性Au（7，3）NW相关。
2018-09-05 cond-mat.mes-hall
Spin separation in a T ballistic nanojunction due to lateral-confinement-induced spin-orbit-coupling
我们提出了一种新的自旋过滤方案，采用弹道纳米结构在二维电子气（2DEG）。该方案基本上是基于横向限制电场引起的自旋-轨道（SO）相互作用。这与其他作品采用弹道交叉和T结与传统的SO项所产生的2DEG限制的基本区别。我们讨论的后果，这种不同的方法上的磁输运性能的设备，显示过滤器在原则上可以被用来不仅产生一个自旋极化电流，但也进行电测量的自旋极化的充电电流。我们专注于单通道输运和数值研究的自旋极化的电流。
2007-07-26 cond-mat.mes-hall
Exciton- and Light-induced Current in Molecular Nanojunctions
我们考虑了分子纳米结中激子和光的感应电流.利用一个由两个两能级位桥连接自由电子库的模型，我们证明了分子桥位之间的激子耦合可以显著地影响通过分子结的源漏电流。在某些情况下，当激发态和未激发态的网站耦合不同的引线，从电子空穴激发的贡献可以超过朗道弹性电流和主导观察到的传导。我们提出了一种利用啁啾脉冲增强无偏结中电荷转移的光学控制方法，其中桥接分子的特征在于强电荷转移跃迁。
2009-02-01 cond-mat.mes-hall
Spin polarization and magnetoresistance through a ferromagnetic barrier in bilayer graphene
我们研究了自旋相关的输运通过磁性双层石墨烯纳米结配置为二维正常/铁磁/正常结构，其中栅极电压施加在铁磁石墨烯层上。在四带哈密顿量的基础上，利用Landauer Butikker公式计算了零温下的电导。对于双层石墨烯铁磁层的平行结构，其能带结构为金属能带结构，自旋极化在共振态附近达到最大值;而对于反平行结构，纳米结表现为半导体结构，不存在自旋过滤。因此，通过改变铁磁石墨烯的结构，特别是在带隙周围，可以实现巨大的磁阻。
2012-11-12 cond-mat.mes-hall
Single-photon emission mediated by single-electron tunneling in plasmonic nanojunctions
最近的扫描隧道显微镜（STM）实验报道了由STM针尖和衬底形成的纳米等离子体腔中的隧穿电流诱导的单分子荧光，腔模的电场与电流诱导的分子电荷涨落耦合，使模激发。我们从理论上研究了该系统的实验相关限制的大阻尼率$κ$的腔模式和任意耦合强度的单电子水平。我们发现，当偏压接近光子发射的第一非弹性阈值时，所发射的光表现出反聚束行为，二阶光子关联函数消失。同时，发射光的电流和强度在腔频率$ω_c$的倍数处显示Franck-Condon阶跃，其宽度由$κ$而不是温度$T$控制。对于大的偏置电压，我们预测强光子聚束的顺序的$κ/Γ$其中$Γ$是电子隧穿率。因此，我们的理论预测，强耦合到一个单一的水平允许电流驱动的非经典光发射。
2019-10-30 cond-mat.mes-hall
On the definitions and simulations of vibrational heat transport in nanojunctions
通过纳米系统的热传输是化学、材料科学、电子和机械工程中众多过程的核心，经典分子动力学是关键的模拟工具。在这里，我们专注于热结与分子桥接两个固体，保持在不同的温度。该系统中的经典稳态热流可以以不同的方式模拟，无论是在与固体的界面处，这是由恒温器表示，或在导电分子内的原子之间。我们发现，虽然后者，分子内的定义可行地收敛到正确的极限，分子恒温接口的定义是更具挑战性的收敛到正确的结果。通过模拟谐波和非谐波一维链中的热传输，说明非物理效应，如谐波结中的热整流，证明了界面定义的问题。
2020-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Plasmon-assisted photoresponse in Ge-coated bowtie nanojunctions
我们证明了等离子体增强的光电导在金蝴蝶结纳米结含有覆盖着非晶锗膜的纳米间隙。等离子体激元在纳米间隙光电流的生产中的作用是通过研究不寻常的偏振依赖性的光响应验证。随着Ge厚度的增加，光响应的纳米间隙偏振旋转90度，指示主导相关等离子体模式的变化，从低厚度的共振横向等离子体到较高厚度的非共振“避雷针”模式。要了解的等离子体响应的存在下的Ge覆盖层和Ge是否降低Au等离子体特性，我们调查的光热响应（从温度依赖的Au电阻率）在无间隙纳米线结构，作为Ge膜厚度和纳米线几何形状的函数。膜厚度和几何形状的依赖性建模使用的横截面，有限元模拟。的无间隙结构和建模证实，纳米间隙的偏振响应的显着变化的结果从共振横模的红移，而不是在Au/Ge属性的退化。我们注意到在确定纳米间隙结构中光电流产生的精确机制方面仍然存在挑战。
2016-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Efficiency of Energy Conversion in Thermoelectric Nanojunctions
使用第一性原理的方法，本研究调查了纳米结的能量转换效率，描述的热电优值$ZT$。对$ZT$随温度和长度的变化给出了定性和定量的描述。观察到特征温度：$T_{0}= \sqrt{β/γ(l)}$。当$T\ll T_{0}$，$ZT\propto T^{2}$。当$T\gg T_{0}$时，$ZT$趋于饱和值。金属原子链的$ZT$对线长的依赖性与绝缘分子相反：对于铝原子（导电）线，$ZT$的饱和值随线长的增加而增加;而对于烷醇（绝缘）链，$ZT$的饱和值随线长的增加而减小。$ZT$也可以通过选择低弹性桥接材料或在纳米结中产生差的热接触来增强。这项研究的结果可能是有趣的研究试图提高纳米热电器件的能量转换效率。
2009-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Non-equilibrium spin accumulation and magneto-conductance in chiral nanojunctions from density-functional $\&$ group theory
本文基于非平衡DFT量子输运计算，揭示了打破空间对称性后双端纳米结在有限偏压下产生净自旋积累，并经磁化探测器转化为磁电导的机制。
2023-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
How an electrical current can stabilize a molecular nanojunction
在分子电子学领域中，输运条件下分子结的稳定性是极其重要的。这个问题通常是在核自由度的电流感应加热或作用于原子核的电流感应力的范例中解决的。与此同时，分子电子器件故障的一个基本特征是其电导的变化-通常从完好器件的有限值到失去功能的器件的零。在本出版物中，我们专注于电流引起的分子电导的变化，这是固有的分子结的机械稳定性的极限。我们采用了一个数值精确的框架的基础上的层次方程的运动方法，它对待电子和核自由度的平等地位，并没有施加额外的假设。研究一般模型系统的分子结与解离势的绝热和非绝热制度的参数范围很广，我们发现，表现出的解离后电导下降的分子结是更稳定的结，在其解离状态下更导电。这代表了在电流下稳定分子结的新机制。此外，我们确定的特征签名在当前的断裂路口的电导和核配置的变化之间的相互作用，并显示这些是如何相关的性能的线索，而不是分子本身的特性。
2022-12-23 cond-mat.mes-hall
Photon-Assisted Tunneling through Molecular Conduction Junctions with Graphene Electrodes
石墨烯电极为分子传导纳米结中的金属接触提供了合适的替代方案。在这里，我们建议使用石墨烯电极作为有效的光子辅助隧道通过分子传导纳米结的平台。我们预测在频率为$ω$的外部电磁场的作用下，与石墨烯无带隙光谱的修改相关的边带能量$\sim n\hbarω$（$n$是整数）处评估的急剧增加的电流。使用掺杂的石墨烯电极的一个侧面益处是与石墨烯电极或分子桥中发生的过程相关的光电流的偏振控制。后一个过程伴随着石墨烯片中的表面等离子体激元激发，这使得它们更有效。我们的研究结果说明了石墨烯接触在分子电子学中相干控制光电流的潜力，支持单分子器件的可能性。
2013-09-13 cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic vibronic effects in single-molecule junctions: A theoretical study using the hierarchical equations of motion approach
电子自由度和振动自由度之间的相互作用是分子纳米结非平衡电荷输运的重要机制。虽然绝热极化子型耦合已被研究得非常详细，新的传输现象出现的非绝热耦合的情况下，相应的玻恩-奥本海默近似的故障。采用数值精确的分层运动方程方法，我们分析了非绝热电子-振动耦合对分子结中电子输运的影响，考虑了一系列日益复杂的模型。结果表明，非绝热耦合的输运特性和各种有趣的效果，包括负微分电导的显着影响。详细分析了其内在机理。
2022-06-08 cond-mat.mes-hall
Pulling Platinum Atomic Chains by Carbon Monoxide Molecules
采用低温机械可控断裂结实验研究了一氧化碳分子与原子尺度铂纳米结的相互作用。结合平台长度分析、二维电导-位移直方图和条件相关分析，给出了Pt-CO-Pt单分子构型形成和演化的综合微观图像。我们的分析意味着，在纯Pt单原子链将形成一个CO分子infiltrate的结，首先在配置是垂直于接触轴。这种分子结足够强，可以拉动单原子铂链，分子被并入链中。沿着链形成，分子可以保持垂直构型，或者旋转成平行构型。单分子配置沿结位移的演变显示定量协议与理论预测，证明在垂直和平行的分子排列的解释。我们的分析表明，结合二维电导位移直方图与条件相关分析是一个有用的工具，分别分析从根本上不同类型的结轨迹在单分子断裂结实验。
2016-01-18 cond-mat.mes-hall
Superconducting molybdenum-rhenium electrodes for single-molecule transport studies
我们证明，通过单分子或分子系综，通常基于金（Au）电极的电子传输，可以扩展到超导电极结合金与铼-铼（MoRe）。这种组合在至少4.6开尔文的温度和6特斯拉的磁场下诱导金中的邻近效应超导电性，改善了之前报道的铝基超导纳米结。作为一个概念的证明，我们通过一个单独的Fe $_4$单分子磁体的三端电子输运测量。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin transport and polarization properties of manganese-doped dual-guanine molecule
利用非平衡格林函数方法研究了石墨烯引线上锰掺杂双鸟嘌呤分子的自旋输运和极化性质。结果表明，锰掺杂的双鸟嘌呤分子是一种生物半导体，表现出良好的自旋过滤器特性。我们表明，这种半导体可以作为自旋开关时，Rashba自旋轨道相互作用被认为是。此外，它表明，一个大的电导观察到由于Fano-Kondo-Rashba共振效应。
2014-11-20 cond-mat.mes-hall
Circular-polarization sensitive metamaterial based on triple quantum-dot molecules
我们提出了一种新型的手性超材料的基础上形成的三个相同的量子点在三角形排列的人工分子的合奏。垂直于平面的静态磁场破坏了镜面对称性，使分子对光的圆偏振敏感。通过改变磁场的方向和大小，可以控制发射光谱的偏振和频率。我们确定了一个阈值频率，Ω，在此之上，我们发现强双折射。此外，可以实现克尔旋转和圆偏振激光作用。我们研究了单分子在不同能级排列下的激光特性，并证明了圆偏振转换的可能性。最后，我们分析了弱杂散电场或偏离等边三角形几何形状的影响。
2014-11-21 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium transport with self-consistent renormalised contacts for a single-molecule nanodevice with electron-vibron interaction
我们提出了一种新的形式主义的应用，以处理完全相互作用的纳米级结的量子输运性质[Phys. Rev. B { \bf 84}，235428（2011）]。我们考虑了一个单分子纳米结模型，其中存在两种电子-振子相互作用。在电子密度矩阵方面，一个相互作用在中心区域中是对角的，并且第二个相互作用在中心区域和左电极之间是非对角的。我们使用非平衡格林函数技术来计算系统的性能在一个自洽的方式。在Hartree-Fock水平上计算了中心区的相互作用自能，在Hartree水平上计算了交叉相互作用自能。我们的计算进行了不同的运输制度，范围从远共振准共振制度，并为广泛的参数。他们表明，一个非平衡（即偏置依赖）静态（即能量无关）renormalisation获得标称跳跃矩阵元素之间的左电极和中心区域。这种重正化是高度非线性的，并且与所施加的偏置非单调，然而它总是导致电流的减小，并且还影响电导中的谐振。此外，我们还证明了即使在存在交叉作用的情况下，非平衡电荷极化率与动态电导之间的关系仍然成立。
2012-10-04 cond-mat.mes-hall
An important impact of the molecule-electrode couplings asymmetry on the efficiency of bias-driven redox processes in molecular junctions
两个最近的实验（李，J.~ \emphj{et al}，\emph{Proc.\ Natl.\ Acad.\ Sci.\ U.~S.~A.} { \bf 2014}，111，1282-1287）和理论研究（Bâldea，I，\emph{Phys.\ Chem.\ Chem.\ Phys.} \ { \bf 2014}，16，25942-25949）已经解决了调谐嵌入纳米结中的单分子的分子电荷和振动性质的问题。这些是迄今为止在宽范围内有效实验控制的分子特征。在这里，我们提出了一个一般性的论点，证明为什么，在各种可能的实验平台，其中活性分子不对称耦合到电极是优选的那些对称耦合实现（几乎）完整的氧化还原过程，以及为什么电化学环境具有优势的“干”设置。这项研究的目的是帮助纳米制造分子结使用最合适的平台，使尽可能广泛的偏置驱动控制的氧化还原状态和振动模式的单分子连接到电极。
2015-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spin current and polarization reversal through a single-molecule magnet with ferromagnetic electrodes
本文利用速率方程方法，研究了自旋极化输运在弱耦合单分子磁体中的输运性质。在非线性隧穿机制下，我们考虑了分子磁体和输运电子自旋之间的铁磁和反铁磁交换耦合。对于铁磁交换耦合，自旋电流在平行和反平行组态中分别表现出台阶和盆状行为。一个有趣的发现是，在反平行引线结构的反铁磁交换耦合中，自旋电流的极化反转可以通过改变偏置电压来实现和控制，这可能有助于自旋电子器件的发展，而在铁磁耦合中，偏置电压只影响自旋极化的大小.
2012-02-23 cond-mat.mes-hall
Cooperative effect of electrons spin polarization in a hybrid nanostructure of a magnetic thin film with adsorbed chiral molecules studied with non-spin-polarized scanning tunneling microscopy
具有α-螺旋构象的聚丙氨酸分子（PA）由于电子在手性骨架中的传输伴随着电子的自旋极化而引起了人们的兴趣。利用扫描隧道显微镜和扫描隧道光谱研究了PA分子在具有垂直各向异性的外延磁性Al 2 O3/Pt/Au/Co/Au纳米结构表面的吸附。因此，PA分子之间的相关性，在表面处的排序与电子隧穿作为基板的磁化方向的函数，以及覆盖密度和螺旋度的混合系统进行了观察。最高的自旋极化值，P，被发现为有序的自组装单分子膜，并与一个定义的化学耦合的分子的磁性基板表面，表明电流诱导的自旋选择性是一个合作的效果。因此，与从占据分子轨道导出的值相比，从沿着螺旋分子的未占据分子轨道的电子传输导出的P更大。显然，更大的轨道重叠导致更高的电子迁移率，从而产生更高的P值。通过改变Co层的磁化方向，证明了非自旋极化STM可用于研究亚分子分辨率的手性分子，探测埋磁层的性质，以及从这种混合结构的磁阻变化中探测分子的自旋极化。
2022-02-15 cond-mat.mes-hall
Electric-Field-Induced Second Harmonic Generation at a Reconfigurable LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Nanojunction
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本研究利用cAFM光刻制备LaAlO$_3$/SrTiO$_3$纳米结，实现电场诱导二次谐波产生，验证其可作为纳米非线性光学可重构平台，兼具亚波长光源与近场探测功能。
2026-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin-Seebeck effect and spin polarization in a multiple quantum dot molecule
本文研究了磁场作用下，嵌入两金属引线之间的量子点与一个侧面耦合的三重量子点分子的电导和热电性质。我们重点讨论了自旋极化和热电量。我们的研究结果表明，除了量子点能级的不对称性使Seebeck系数显著提高外，还可以设计出一种高效的自旋滤波器器件，并获得可调谐的纯自旋Seebeck效应。这种行为也适用于相互作用的情况下，其中可以获得固定值的嵌入的量子点能级的纯自旋塞贝克效应。我们的研究结果可能会导致实现一个新的纯自旋能量转换和有能力的自旋过滤器设备工作在弱磁场。
2017-10-13 cond-mat.mes-hall
Seeing inside a Plasmonic Nanogap: Few-molecule Orientation and Preferential Adsorption
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Center for Quantum Science and Engineering, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心）
研究分子与金属纳米间隙表面相互作用，引入等离子体增强非线性振动光谱，利用双共振纳米腔中同时的和频与差频产生，解析分子取向及优先吸附，发现非共振二阶非线性响应由分子与表面相互作用决定，提供强大分析工具。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin Dependence of Charge Dynamics and Group Velocity in Chiral Molecules
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；University of California at San Diego（加州大学圣迭戈分校）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
研究旋磁性分子中电荷动力学与群速的依赖性，通过时间依赖量子传输模拟揭示瞬态CISS动态，探讨其在磁阻随机存取存储器和基于自旋的量子计算机中的应用。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent transport through a chiral molecule in the presence of spin-orbit interaction and non-unitary effects
最近的实验已经证明了手性螺旋形分子在极化散射电子自旋方面的功效，这种效应被称为手性诱导的自旋选择性（CISS）。在这里，我们解决了一个简单的紧束缚模型的电子输运通过一个单一的螺旋分子，与自旋轨道相互作用的债券沿螺旋。量子干涉是通过在螺旋轴方向上相邻位置之间的额外电子跳跃引入的。当螺旋连接到两个一维单模引线时，时间反转对称性防止了出射电子的自旋极化。恢复这种极化的一种可能的方法是允许电子从螺旋泄漏到环境中，通过额外的输出引线。从技术上讲，泄漏产生复杂的网站自能，打破了统一性。结果，螺旋中的电子波变得渐逝，对于不同的自旋极化具有不同的衰减长度，产生出射电子的净自旋极化，其随着螺旋的长度而增加（如实验所观察到的）。最大偏振可以在远离螺旋轴的有限角度处测量。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall
Partial vs. integer electron transfer in molecular assemblies: On the importance of a multideterminant theoretical description and the necessity to find a solution within DFT
非平衡格林函数技术（NEGF）结合密度泛函理论（DFT）计算已经成为描述单分子纳米结中相干隧穿机制的电子输运的标准工具。然而，这些方法在库仑阻塞状态下的输运的适用性是值得怀疑的。对于一个分子组装模型，与多行列式计算为基准，我们展示了如何封闭壳层anomaly，平均场方法的通常成分，未能正确描述弱耦合系统中的电子转移特性的步骤。这种不当行为的详细分析，使我们能够提出一个实用的计划，以提取额外的能量在CB制度的单分子结NEGF DFT内的局部密度近似（闭壳层）。我们还表明，静电屏蔽效应考虑在这个简单的方法。
2015-11-04 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Electron Transport Through Molecules: Gate Induced Polarization and Potential Shift
我们分析了一个门对分子电导的影响，分别评估门诱导极化和相对于铅的分子的电位移动。计算采用从头算密度泛函理论结合格林函数方法的电子输运。一般来说，我们研究了几个系统：（1）夹在Al电极之间的C或Al原子链，（2）Au引线之间的苯分子，以及（3）（9，0）和（5，5）碳纳米管。我们发现，由于屏蔽，极化效应很小，而电位漂移的影响是显着的，提供了一个机制，单分子晶体管。
2004-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient spin-current injection in single-molecule magnet junctions
我们从理论上研究了自旋输运通过一个单分子磁铁（SMM）在顺序和cotunneling制度，其中SMM是弱耦合到一个铁磁和一个normalmetallic铅。通过主方程方法，发现由于输运电子与SMM的各向异性自旋之间的交换耦合，从铁磁引线注入的自旋极化被放大，并可产生高度极化的自旋电流.此外，自旋电流极化可以通过栅极或偏置电压进行调节，因此，在分子自旋电子学中，提出了一种基于SMM的高效自旋注入器件。
2017-09-17 cond-mat.mes-hall
Current-in-plane magnetoresistance in chiral-molecule/ferromagnetic metal bilayer due to thermally induced spin polarization
本文报道了室温下手性分子/铁磁金属双层膜的手性-感应电流-面内磁电阻效应。先前报道的手性诱导电流垂直于平面磁电阻（CPP-MR）源于手性诱导自旋选择性（CISS）效应，该效应需要电荷电流通过分子。相比之下，在本研究中观察到的CIP-MR不需要通过分子的偏置电荷电流。CIP-MR的温度依赖性表明手性分子中的热诱导自旋极化是观察到的MR的关键。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced switching of magnetic molecules on topological insulator surfaces
在拓扑绝缘体的表面或边缘处的电流本质上是自旋极化的。我们表明，这样的表面/边缘电流可用于切换的分子磁体的取向弱耦合到表面或边缘的拓扑绝缘体。对于二维拓扑绝缘体的边缘以及三维拓扑绝缘体的表面，如果分子的磁各向异性轴与电流方向适当地对准，则应用精心选择的表面/边缘电流可以导致分子的完全极化。对于一个通用的分子取向的非零，但不完整的极化。我们计算的概率分布的磁状态和开关率作为一个功能的应用电流。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall
Charge Redistribution and Spin Polarization Driven by Correlation Induced Electron Exchange in Chiral Molecules
手性诱导的自旋选择性是一种现象，已被归因于手性，自旋轨道相互作用，和非平衡条件，而电子交换和相关性的作用只研究了边缘，直到最近。然而，最近的实验表明，手性分子获得一个有限的自旋极化仅仅是通过与金属表面接触，这些结果表明，电子相关性比以前认为的现象的出现起着更重要的作用。在这里，它表明，分子振动引起的分子电荷重新分配和伴随的自旋极化时，耦合的手性分子的非磁性金属。它是，此外，示出的对映体分离，由于自旋极化密切相关的手性，可以理解的方面提出的模型。
2021-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron Spin Polarization as a Predictor of Chiroptical Activity in Helical Molecules
本研究通过螺旋电子模型证明自旋极化矢量范数可预测手性光学活性，并发现时间反演对称性破缺对自旋轨道耦合贡献的必要性。
2023-09-02 cond-mat.mes-hall
What Is the Real-Time Atomistic Mechanism Behind Chirality-Induced Spin Selectivity in Donor-Chiral Bridge-Acceptor Molecules?
School of Physics and Wuhan National High Magnetic Field Center, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院与武汉国家强磁场中心）；Institute for Quantum Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学量子科学与工程研究院）
研究供体-手性桥-受体分子中手性诱导自旋选择性的微观机制，开发量子动力学模型并引入几何自旋轨道耦合机制，计算结果与实验匹配，为手性自旋电子器件设计提供理论指导。
2026-07-15 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance in multilayer fullerene spin valves: a first-principles study
碳基分子半导体由于自旋轨道耦合小，自旋寿命长，因此被探索用于自旋电子学。我们计算的电子输运从第一原理通过自旋阀包括双层和三层的富勒烯分子C60和C70，夹在两个铁电极之间。电流的自旋极化和磁电阻敏感地依赖于分子与金属表面之间界面的相互作用。它们受分子层厚度的影响要小得多。C70薄膜在小偏压下具有高的电流极化（CP > 90%）和磁电阻（MR > 100%）。相反，在小偏压下的电流极化和磁阻对于C60层是非常小的。利用广义Julli`ere模型，我们可以追踪C60和C70层之间的自旋相关输运的差异，分子-金属界面态之间的差异。这些状态也允许一个解释作为所施加的偏置电压的函数的电流极化和磁阻。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall
Simulations of Heat Transport in Single-Molecule Junctions: Investigations of the Thermal Diode Effect
为了理解纳米结中热能流动的微观原理，我们采用经典的分子动力学（MD）模拟方法研究了金属-分子-金属结中的声子热输运。考虑到单分子金-烷二硫醇-金结，我们首先关注方法开发方面，并比较两种计算热导率的技术：（i）反向非平衡MD（RNEMD）方法，其中热量以恒定速率从相对金属输入和提取。在这种情况下，热导率是从结上产生的非平衡温度分布计算的。(ii)接近平衡MD（AEMD）方法，结的热导率从金属的平衡动力学获得。在这两种方法中，模拟烷烃链的不断增长的大小显示近似的长度无关的热导率，计算值匹配的计算和实验研究。RNEMD和AEMD方法提供了不同的见解热传输，我们讨论了它们的相对优点和缺点。评估作为热二极管的分子结的潜在应用，烷烃结的空间不对称的修改其接触区域与散装，无论是通过使用不同的端基或通过更换一个由Ag的Au接触。非谐性是建立在分子力场内的系统中的。使用RNEMD方法，我们表明，虽然温度曲线强烈变化（相比金-烷二硫醇-金结），由于这些结构的修改，热二极管效应是无关紧要的，在这些系统中-除非一个去非常大的热偏置。这一发现表明，人们应该寻求具有相当大的内部非谐效应的分子开发非线性热器件。
2022-09-13 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Towards hyperpolarization of oil molecules via nitrogen-vacancy centers in diamond
当进行核磁共振（NMR）和成像时，有机分子的有效极化是非常相关的。商业上可获得的动态核极化（DNP）途径在极低的温度下工作，从而使分子脱离其周围的热条件，并依赖于有机样品的固化。在这项工作中，我们研究了在室温下从光泵金刚石中的氮空位中心到外部分子的偏振转移。这种极化转移描述了一个广泛的分析和数值模拟的基础上自旋浴玻色子化，并支持实验数据非常一致。这些结果设定了在不同情况下扩散分子超极化的路线，因此，由于信号增加，高分辨率NMR。
2017-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Peculiarities of Spin Polarization Inversion at a Thiophene/Cobalt Interface
我们用从头计算方法研究了噻吩分子与钴衬底界面处的自旋极化。我们发现，减少对称性的存在下的硫原子（在噻吩分子）导致一个强烈的空间依赖性的分子的自旋极化：两个远离硫的碳原子获得相反的极化基板，而直接键合到硫的碳原子具有相同的极化基板。我们确定这种奇特的自旋接口属性的起源，以及它对自旋输运的影响。
2013-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of light-induced current in molecular-tunneling junctions excited with intense shaped pulses
本文描述了分子隧道结中强光脉冲引起的光感生感应电流理论。我们考虑一个分子桥表示其最高占用和最低未占用的水平，HOMO和LUMO，分别。我们考虑到两种类型的分子和金属引线之间的耦合：电子转移，产生净电流的偏置结和能量转移之间的分子和电子空穴激发的引线。使用马尔可夫近似，我们推导出一个封闭的系统的方程的期望值的相关变量：人口和分子极化是二元的，和激子人口是四元的湮灭和创建运营商的电子在分子状态。我们提出了一种利用啁啾脉冲增强无偏结中电荷转移的光学控制方法，其中桥接分子的特征在于强电荷转移跃迁。所得到的动力学方程的近似解析解支持的完整的数值解。当不存在分子与电子-空穴激发之间的能量转移时，线性啁啾脉冲诱导电荷转移的光学控制问题可以归结为朗道-齐纳跃迁的衰减问题。当啁啾相对于电子转移速率快时，朗道理论得到恢复。提出的控制机制是潜在的有用的开发新的光电单电子器件的光学门控基于分子纳米结。
2007-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Unusual Spin Polarization in the Chirality Induced Spin Selectivity
手性诱导的自旋选择性（CISS）是指电子在通过纳米器件中的有机手性分子后得到自旋极化的事实。在CISS中，手性分子通常被认为是一个自旋过滤器，通过它一个有利的自旋传输和相反的自旋得到反射，即，透射和反射的电子表现出相反的自旋极化。在这项工作中，我们指出，这样的自旋过滤器的情况下矛盾的原则，平衡自旋流必须消失。相反，我们发现透射和反射的电子呈现相同类型的自旋极化，这实际上是普遍存在的两端器件。更准确地说，手性分子扮演的角色是自旋极化器而不是自旋过滤器。自旋极化的方向由分子的手性和电子入射方向决定。自旋极化的大小与器件中的局域自旋轨道耦合有关。我们的工作带来了对CISS的更深入的理解，并解释了最近的实验，例如，CISS驱动的异常霍尔效应。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Renormalization of Molecular Quasiparticle Levels at Metal-Molecule Interfaces: Trends Across Binding Regimes
当一个电子或一个空穴被加到吸附分子的轨道上时，基底电子将重新排列，以屏蔽所加的电荷。与自由分子的情况相比，这导致电子添加/移除能量的减少。在这项工作中，我们使用一个简单的模型来说明这种重整化机制的微观关键参数的函数的普遍趋势。通过比较GW准粒子能量与Hartree-Fock和Kohn-Sham计算，获得了具有根本和实际重要性的见解。我们确定了两种不同的极化机制：（i）金属的极化（图像电荷形成）和（ii）通过跨界面的电荷转移的分子的极化。发现（i）和（ii）的重要性分别随着费米能级处的金属态密度和金属-分子耦合强度的增加而增加。
2009-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin polarization driven by molecular vibrations leads to enantioselectivity in chiral molecules
该研究挑战电流诱导CISS的传统观点，提出手性分子振动驱动自旋极化，并结合电化学电池与磁性多层膜证明类层间交换耦合作用的关键意义。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contact effects in spin transport along double-helical molecules
我们报告的自旋输运沿双螺旋分子系统通过考虑各种接触配置和两个螺旋链之间的不对称性的制度完全相干电荷输运。我们的结果表明，没有自旋极化出现在双端分子器件耦合到一维电极。如果在系统电极-分子-电极中存在一个单一位点的\emph{bottleneck}，则在有限宽度电极的情况下同样成立。然后，额外的失相是必要的，以诱导自旋过滤效应。相反，非零自旋极化被发现在分子器件与多个终端或两个有限宽度的电极，他们每个人都连接到一个以上的网站的分子。然后，可以通过增加两股之间的不对称性来增强自旋极化的幅度。指出通过选择合适的电极数目和电极与分子的连接方式，双螺旋分子器件可以在低温下产生自旋过滤效应而不发生退相。
2014-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Interplay between friction and spin-orbit coupling as a source of spin polarization
我们研究了一个包含摩擦和自旋轨道耦合（SOC）的有效一维量子模型，并证明了当摩擦和自旋轨道耦合都是有限项时，该模型表现出自旋极化。最重要的是，强自旋极化，甚至可以观察到中等SOC，摩擦是强的。我们的发现可能有助于解释手性对手性分子自旋分布和输运的显著影响。特别是，我们的模型意味着静态的手性分子的磁性，这导致芝状状态时，分子被放置在超导体上，根据最近的实验数据。
2021-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Chirality induced spin selectivity in chiral crystals
本文研究高电导、含本征SOC的手性晶体，发现电子输运中存在随厚度演化的自旋与轨道极化，并伴随强电磁手性各向异性。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
FeCoCp3 Molecular Magnets as Spin Filters
金属有机分子由于其电子结构的大自旋极化而被认为是分子自旋电子学中优良的自旋过滤器。然而，大多数涉及自旋输运的研究忽略了基本方面，如分子的磁各向异性和电子输运过程中自旋翻转过程的激发。在这里，我们研究了一个分子含有一个Co和一个Fe原子堆叠在三个具有大的磁各向异性和S=1的磁环之间。这些数字优于其他具有相同过渡金属的分子，并提高了分子的自旋过滤能力。基于密度泛函理论的非平衡格林函数计算预测了在隧道和接触输运机制中的优异的自旋过滤性质。然而，激发第一磁态会大大降低电流的自旋极化。此外，电极之间的温度差导致也抑制自旋极化的强热电效应。我们的研究表明，原则上自旋电子学的好分子候选人需要面对非弹性和热电效应。
2015-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conservation of energy, density of states and spin lattice relaxation
所有NMR实验的起点是当我们将样品置于静态磁场$B_0$中时产生的自旋极化。沿着$B_0$排列的自旋（以较低能量向上自旋）多于与场$B_0$相反排列的自旋（以较高能量向下自旋）。一个自然的问题是，这种过度自旋极化的来源是什么，因为弛豫机制可以将上自旋翻转为下自旋，反之亦然。答案在于态密度。当一个自旋向下的分子翻转到自旋向上时，它会失去能量。该能量用于增加气体/溶液相中分子的动能。在这种增加的动能下，分子比在较低能量下有更多的旋转-平移态。这增加了分子将处于自旋向上状态（更高的动能状态）的概率。这就是过度极化的根源。在本文中，我们使用一个参数的能量均分的基础上明确计数的多余的状态，成为可访问的分子时，其自旋从下翻转到上。使用这种计数，我们得到了熟悉的玻尔兹曼分布的比例向上与向下的自旋。虽然表面上，没有什么新的，在本文中，我们发现多余的状态有趣的模式计数参数。此外，本文还强调了自旋极化是由于分子的动能增加而产生的较高的态密度。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge and Spin Dynamics and Enantioselectivity in Chiral Molecules
电荷和自旋动力学处理后立即在手性分子的瞬时耦合到外部金属水库。它示出了如何自旋极化诱导的手性结构作为响应的电荷动力学。动力学表明，手征诱导自旋选择性是一种激发态现象，在瞬态状态下，可以使用简单的单粒子描述部分捕获，然而，在稳态极限下，明确表明电子相关性，例如，电子-振动相互作用至关重要地有助于维持固有的自旋各向异性，其可以导致非零自旋选择性。此外，动力学，提供洞察对映体分离，由于不同的收购自旋极化。
2022-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Molecule-based coherent light-spin interfaces for quantum information processing -- optical spin state polarization in a binuclear Europium complex
固态光学量子信息处理（QIP）这一新兴领域的成功关键取决于获得共振光学材料。稀土离子（REI）由于其非凡的光物理和磁量子特性（例如长的光学和自旋相干寿命（$T_2$））而适合用于QIP协议。然而，分子纳入REI，尽管具有有利的性质，如原子精确的量子可调性，固有的可扩展性，和大的便携性，尚未被研究的QIP应用。作为REI分子用于光学QIP应用的有用性的第一个证据，我们在这项研究中证明，窄光谱孔可以在双核Eu（III）配合物的非均匀加宽的$^5$ D $_0\to^7$ F $_0$光学跃迁中燃烧，呈现均匀线宽（$Γ_h$）= 22 $\pm$ 1 MHz，在1.4 K下转换为$T_2 = 14.5$ $\pm$ 0.7 ns。此外，观察到长寿命的光谱孔，证明有效的极化Eu（III）的基态核自旋，全光自旋初始化和寻址的基本要求。这些结果阐明了基于REI的分子复合物作为多功能相干光自旋接口在量子通信和处理中的应用的有用性。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Chiral cavity induced spin selectivity
手性诱导自旋选择性（Chiral-induced spin selectivity，CISS）是指电子自旋在通过手性分子时发生极化的现象，这种极化取决于手性分子的旋向性。在这项研究中，我们表明，自旋选择性可以实现在非手性材料的耦合电子的手征光学腔的单模。通过研究自旋相关的电子输运使用非平衡格林函数的方法，在一个双端设置的自旋极化被证明是接近统一的，如果失相的速率是足够小的，两个引线的平均化学势是在一个适当的范围内的值，这是狭窄的，因为腔模式的高频率。为了获得更宽的能量范围的大自旋极化，我们建议结合的光-物质相互作用的手性分子中的CISS。为了演示，电子通过螺旋分子强耦合到手性腔模式的自旋极化进行评估。
2022-09-25 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Chiral molecular films as electron polarizers and polarization modulators
最近的实验表明，通过分子膜的电子散射手性分子可以有效的极化电子的来源，即使在没有重核作为一个强大的自旋轨道相互作用的来源。我们证明了手性分子的自组装单分子膜由于其高密度效应是强电子极化器，并明确计算了碳原子螺旋分子模型的散射振幅。纵向极化被证明是手征散射的签名。对于弹性散射，我们发现，至少双散射事件必须发生纵向极化。我们预测了强极化的能量窗口，由自旋轨道强度和多次散射几率的能量依赖性决定。提出了一种偏振放大的非相干机制，即偏振随螺旋圈数的增加而线性增加，这与最近的DNA自组装膜实验结果一致。
2012-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
