Stochastic model for quantum spin dynamics in magnetic nanostructures
我们发展了一个数值模型，再现磁性纳米材料的热平衡和自旋转移机制。我们分析了相干的两粒子自旋交换相互作用和电子-电子碰撞。我们的研究是基于量子原子的方法和粒子动力学是通过使用蒙特卡罗技术。原子的相干量子演化被与巡游电子的瞬时碰撞打断。碰撞过程与局域原子波函数的量子坍缩有关。我们表明，粒子粒子之间的相互作用超出了分子场近似可以包括在这个框架。我们的模型是能够重现的热平衡和强烈的平衡现象，如超快动力学的磁化纳米材料。
2018-02-02 cond-mat.mes-hall
Direct-exchange duality of the Coulomb interaction and collective excitations in graphene in a magnetic field
在磁场中，二维电子系统具有猝灭的动能，可以产生多种多体关联现象，如相互作用驱动的新态和伴随的集体激发。在磁场中，与二维库仑相互作用有关的两体算符服从交叉关系，由此库仑相互作用也被转换为显性交换相互作用的形式。它示出，积极使用这种直接/交换对偶的相互作用允许一个开发，在单模近似的框架内，一个新的有效的算法处理广泛的一类集体激发。我们的算法的实用性证明了通过研究间和内朗道级集体激发在石墨烯和传统的电子系统的一些例子。
2017-06-17 cond-mat.mes-hall
Characterizing the Hexagonality of Anodic Aluminium Oxide Nanoporous Arrays
纳米多孔阳极氧化氧化铝已被用作获得纳米材料，如纳米线，表现出有趣的电子，磁性和光学性质的模板。本文介绍了如何在这样的模板，影响所获得的纳米材料的物理性质的几个孔的空间分布的规律性，已被客观地量化。该方法使用自适应阈值，波传播图像分析方法，以及被发现是特别合适的，因为它的位置和不变性的平移，旋转和缩放的六角形测量。商业和实验室制作的样品之间的比较，以测试的方法，导致后者类型的模板更高的六边形。
2005-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collective excitations and universal broadening of cyclotron absorption in Dirac semimetals in a quantizing magnetic field
研究了量子化磁场中狄拉克半金属的电磁集体激发谱。利用能量和动量守恒定律，我们发现了单粒子电子激发态之间的朗道阻尼区。对朗道阻尼区窗口边界附近纵波和横波的色散方程的分析揭示了不同类型的集体激发。我们还指出了在电子谱线性色散的系统中，当磁场变化时，回旋吸收普遍展宽的特征。使用所获得的光谱也使我们能够预测的磁光现象领域的振荡和共振效应的数量。
2020-07-06 cond-mat.mes-hall
Current-Induced Magnetic Domain-Wall Motion by Spin Transfer Torque: Collective Coordinate Approach with Domain-Wall Width Variation
自旋极化电流产生的自旋转移力矩可以引起磁畴壁位置的移动。在这项工作中，我们通过使用集体坐标方法[Gen Tatara和Hiroshi Kohno，Phys.Rev.Lett. 92，86601（2004）]。该方法不仅包括畴壁位置和偏振角的变化，而且还包括畴壁宽度的变化。结果表明，宽度的变化会影响临界电流。
2007-03-22 cond-mat.mes-hall
Collective Excitations Spectrum in Density Modulated One-Dimensional Electron Gas in a Magnetic Field
我们确定了在外加磁场作用下，抛物约束密度调制准一维电子气（1DEG）的集体激发谱，并讨论了数值结果.我们在自洽场（SCF）方法中推导出带间和带内磁等离子体光谱。在这项工作中，我们专注于磁等离子体激元振荡在这个系统中，并作为这样的结果，提出了内朗道带磁等离子体激元光谱，表现出振荡行为，这些振荡是不具有恒定的周期在1/B，并显着影响在低B和相应的高1/B。
2007-08-13 cond-mat.mes-hall
Collective magnetic excitations in AA- and AB-stacked graphene bilayers
我们讨论了新的横向等离子体激元，主办AA和AB堆叠的双层石墨烯由于完美的嵌套。它们是由层间的振荡逆流电流组成的，对这些集体模式给出了一个清晰的解释，即携带平行于平面的磁矩的磁激发。对于AA堆叠的双层石墨烯，这些模式可以在中性点达到零频率，因此我们预测对称破缺基态导致面内轨道铁磁性。尽管在真正的固态设备中很难检测到它们，但这些新颖的磁性等离子体应该可以在人工设置中观察到，例如光晶格。此外，我们的结果可能是相关的魔角扭曲的双层石墨烯样品，因为它们的电子性质主要是由有限的AA堆叠区域。
2021-12-11 cond-mat.mes-hall
Symmetry Content and Observation of Charged Collective Excitations for Graphene in Strong Magnetic Fields
我们发现，在强磁场中，部分填充朗道能级的石墨烯维持带电的集体激发，这是三粒子复合物的束缚态。其中一些状态是光学明亮的，可以在光谱实验中检测到，增强了目前对石墨烯中电子-电子相互作用的理解。除了石墨烯中的动力学SU（4）对称性之外，还可以使用几何对称性-非对易磁平移和广义旋转-对状态进行分类。从SU（4）对称性的观点来看，这种激发类似于两个夸克和一个反夸克qqqbar的束缚态。我们建立了一个味光学选择规则来识别实验研究的亮态。
2010-10-13 cond-mat.mes-hall
Collective Modes of nu =2 Quantum Hall Bilayers in Tilted Magnetic Field
利用含时Hartree-Fock近似研究了倾斜磁场中nu=2量子霍尔双层膜在考虑电荷不平衡和隧穿效应的情况下的集体模谱.在以前的一篇文章中，我们研究了这个系统的零温全局相图，发现它包括一个对称相和铁磁相，以及两个倾斜相之间的一个一级相变，自发破缺U（1）对称性。我们进一步发现，这一级跃迁线终止于倾斜区域内的量子临界点。在目前的工作中，我们研究了所有这些阶段的激发光谱，并特别注意附近的相变的集体模式的行为。我们发现，最有趣的是，两个倾斜的阶段之间的第一阶过渡是由一个磁子最小值附近软化的信号。这里探讨的许多集体模式特征应该可以在光散射实验中通过实验获得。
2004-01-05 cond-mat.mes-hall
Dipolar-drift and collective instabilities of skyrmions in crossed nonuniform electric and magnetic fields in a chiral magnetic insulator
在点粒子Skyrmions近似下研究了多铁性绝缘体中的Skyrmions动力学，其中螺旋磁结构伴随有限电偶极矩。研究了在垂直磁场和电场梯度中Skyrmion的运动。具有固定梯度大小的非均匀磁场导致螺旋运动，其中Skyrmion在垂直于磁场方向的平面内循环。循环的频率由外部磁场的导数和偶极矩的大小固定。外加垂直于磁场、但梯度方向相同的电场，使skyrmions发生漂移运动，产生磁偶极霍尔效应。交叉非均匀电场和磁场中相互作用Skyrmions气体的流体动力学研究表明，漂移运动引起了一种新的流体动力学不稳定性。三个制度的不稳定性进行了说明。
2019-11-10 cond-mat.mes-hall
Relaxation and decoherence of qubits encoded in collective states of engineered magnetic structures
微观系统的量子性质只有在它与周围环境充分解耦时才能被揭示出来。与环境的相互作用引起弛豫和退相干，使量子态变成经典混合态。在这里，我们研究这些过程的时间尺度的量子比特编码的集体状态的一组磁性原子沉积在金属表面上。为此，我们提供了表征弛豫和退相干速率的$T_{1}$和$T_{2}$的常用定义的一般化。我们计算这些数量的几个原子结构，包括集体自旋，设置实现消相干的子空间，和两个例子的自旋链。我们的工作有助于全面理解的松弛和消相干过程，并显示了在这些设置中的消相干自由子空间的实施的优势。
2017-09-06 cond-mat.mes-hall
Giant magnetic exchange coupling in rhombus-shaped nanographenes with zigzag periphery
具有锯齿形边缘的纳米石墨烯被预测表现出非平凡的π磁性，这是由于局域前沿态的杂化和价电子之间的库仑排斥的相互作用。这提供了一个化学可调的平台，以探索纳米尺度的量子磁性，并开辟了通往有机自旋电子学的道路。因此，纳米石墨烯中的磁稳定性受到保持低于室温热能的弱磁交换耦合的限制。在这里，我们报告了大菱形纳米石墨烯的合成与锯齿形周边的金和铜表面。单分子扫描探针测量揭示了随着纳米石墨烯尺寸的增加而出现的磁性自旋单重态基态。通过非弹性电子隧穿光谱确定的最大纳米石墨烯中的磁交换耦合超过100 meV或1160 K，这超过了大多数无机纳米材料，并且在金属电极上显著存活。
2020-03-07 cond-mat.mes-hall
Collective excitations in graphene in magnetic field
研究了单层石墨烯中的集体激发。得到了描述石墨烯中电子集体性质的方程。推导中运用了多粒子量子流体力学方法的基本思想。作为推导的起点，我们使用无质量电子的狄拉克方程，该方程通常用于描述石墨烯中的电子[D. E. Sheehy和J. Schmalian，Phys.Rev.Lett. 99，226803（2007）]，其中考虑了库仑相互作用。本文通过推导石墨烯量子流体动力学方程（GQHD）研究了集体激发的色散特性。我们考虑了石墨烯在外部磁场中的情况，磁场与石墨烯样品成一定角度。我们在GQHD方程的线性近似中进行。我们观察到，垂直于石墨烯平面的磁场对集体激发的色散没有影响。对于以一定角度指向石墨烯的磁场，我们获得波色散对系统参数的依赖性：磁场的强度、波矢量、相对于磁场的波传播方向。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph quant-ph
Collective excitation of quantum wires and effect of spin-orbit coupling in the presence of a magnetic field along the wire
具有Rashba自旋轨道耦合的量子线的能带结构在沿线存在磁场的情况下发展出赝能隙。在这样的系统中，费米波矢$-k_F$和$k_F$处的自旋混合可以不同。我们从理论上研究了该系统的集体模，发现这种集体激发的速度敏感地依赖于Rashba自旋轨道相互作用和磁场的强度。我们的结果表明，自旋-轨道相互作用的强度可以通过测量速度来确定。
2005-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Butterfly-like spectra and collective modes of antidot superlattices in magnetic fields
我们计算了电子在外加周期势和垂直磁场中的能带结构。电子-电子相互作用包含在哈特里近似中。计算出的能谱显示出相当程度的自相似性，就像霍夫斯塔德蝴蝶一样。然而，屏蔽会影响蝴蝶效应，最重要的是带宽会以一种特有的方式随磁场振荡。我们还研究了电子系统在远红外（FIR）区的动态响应。在FIR吸收光谱中的一些峰可以主要用半经典术语来解释，而另一些峰则来自带间（子）跃迁。
1999-07-07 cond-mat.mes-hall
Collective Coordinate Descriptions of Magnetic Domain Wall Motion in Perpendicularly Magnetized Nanostructures under the Application of In-plane Fields
磁畴壁的操纵可用于改进下一代存储器和感测装置的能力。最近对这种器件感兴趣的材料包括夹在重金属和氧化物之间的铁磁体的异质结构，其中自旋轨道耦合和破缺的反转对称性引起Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction），稳定手性畴壁。这些手性畴壁的运动效率可以使用面内磁场来控制。该性质已被用于测量抗弯强度。虽然微磁模拟能够准确地预测在这些材料中的面内场下的畴壁运动，但是集体坐标模型（诸如$q-ϕ$和$q-ϕ-χ$模型）未能再现微磁结果。在这项理论工作中，我们提出了一套扩展的集体坐标模型，包括在域中的倾斜，更好地再现微磁性的结果，并帮助我们更好地理解面内场对磁畴壁的影响。这些模型与微磁模拟结合使用，以确定观察到的畴壁的运动中的临界点驱动的面外磁场，和电流下的磁面内场。我们的新模型和结果有助于开发基于垂直磁化材料的未来畴壁器件。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall
Collective Yu-Shiba-Rusinov states in magnetic clusters at superconducting surfaces
研究了超导体表面多个磁性吸附原子（团簇）产生的YSR态的性质。对于磁性团簇，其成分之间的距离相等，我们证明了形成有效的自旋非极化YSR状态与子间隙能量独立的磁性杂质的自旋配置。我们解决了任意自旋结构的问题，分析自旋极化（色散能级）和自旋非极化（钉扎能级）的解决方案。自旋极化溶液的能量可以用团簇的净磁矩来表征，而自旋非极化溶液的波函数则与之有效地解耦，这种解耦使得它们对热涨落是稳定的，并且可以在扫描隧道显微镜实验中检测到。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Collective modes and the far-infrared absorption of the two-dimensional electron gas in a periodic quantizing magnetic field
研究了二维电子气在周期调制量子化磁场中的远红外吸收。磁场仅沿一个空间方向变化，并且外部时间相关电场沿该轴线性极化。在基态和Hartree近似下的吸收计算中，电子的相互库仑作用被自洽地处理。异质结构顶部的磁性材料作为光栅耦合器的效应包括在时间相关的入射FIR电场中。我们表明，类似于电调制，吸收可以直接相关的基本电子能带。此外，由于电子密度对磁调制的静态响应有很大不同，磁调制导致吸收光谱具有更丰富的结构。
1997-11-19 cond-mat.mes-hall
Collective modes of doped graphene and a standard 2DEG in a strong magnetic field: linear magneto-plasmons versus magneto-excitons
在整数量子霍尔制度的掺杂石墨烯层揭示了一个非常不寻常的粒子-空穴激发光谱，这是从随机相位近似的动态极化率计算。我们发现，在一个磁场中的石墨烯中的基本中性激发是不同于那些标准的二维电子气（2DEG）：除了上混合模式，粒子-空穴光谱重组的线性磁等离子体，分散大致平行于$ω=v_F q$，而不是通常的水平（几乎无色散）磁激子。这些模式可以在非弹性光散射实验中检测到。
2009-07-25 cond-mat.mes-hall
Collective states of non-abelian quasiparticles in a magnetic field
受Moore-Read ν= 1/2态远离半填充物理的启发，我们研究了非阿贝尔e/4准粒子在磁场中的集体态.我们考虑两种类型的集体状态：不可压缩液体和维格纳晶体。在不可压缩液体的情况下，我们构建了一个自然的状态序列，可以被认为是一个非阿贝尔推广的劳克林状态。这些状态与一系列从摩尔-里德状态衍生的分层状态相关联-其中最简单的发生在填充分数8/17和7/13。有趣的是，我们发现层次状态是阿贝尔的，即使他们的父状态是非阿贝尔的。在维格纳晶体的情况下，我们构建了两个候选状态。我们发现它们也是阿贝尔的--与前面的分析一致。
2009-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic Worms: Oscillatory Bimeron Pairing And Collective Transport In Patterned Stripes
本研究针对磁条纹中双半子输运受耦合与缺陷钉扎影响的问题，发现周期性边缘缺陷阵列可稳定多双半子输运并催生磁蠕虫集体态，揭示了不同数量双半子的运动规律与电流、数量的依赖关系。
2025-09-02 cond-mat.mes-hall
Collective charge-density excitations of non-circular quantum dots in a magnetic field
最近的光吸收测量揭示了在磁场存在下的少电子量子点的集体电荷密度激发谱中丰富的精细结构。我们已经进行了系统的计算研究量子点的远红外密度响应，使用含时的密度泛函理论在线性制度和治疗的点作为二维磁盘。事实证明，实验中观察到的主要特征可以根据量子点的电子壳层结构来理解。然而，新的功能出现，如果允许的点的圆对称性的破坏，导致改进的描述的实验结果。
1999-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous individual and dipolar collective properties in binary assemblies of magnetic nanoparticles
基于磁性纳米颗粒聚集体的应用正变得越来越广泛，从热疗到磁纪录。然而，尽管有些用途需要集体行为，其他用途需要更像个人的反应，但导致这些行为的条件仍然知之甚少。在这里，我们使用纳米尺度均匀的二进制随机致密混合物与不同比例的氧化物磁性纳米粒子与低$/$高各向异性作为一个有价值的工具，探索从个人到集体行为的交叉。在两个系列的二元致密体中研究了两种不同的各向异性情况：M1，包括磁赤铁矿不同尺寸的（$γ$ -Fe $_2$ O $_3$）纳米颗粒（9.0 nm $/$ 11.5 nm），它们的各向异性能和M2之间几乎没有2倍，混合等尺寸的纯磁赤铁矿（低各向异性）和Co掺杂的磁赤铁矿（高各向异性）纳米颗粒，其具有大的各向异性能差异（比率$>$ 8）。有趣的是，虽然M1系列表现出典型的强耦合偶极系统的集体行为，但M2系列呈现出更复杂的场景，其中不同的磁性类似于“个人”或“集体”，关键是强调集体性质必须归因于特定的性质，而不是整个系统。两个系列之间的强烈差异，提供了新的见解（系统地通过模拟批准）偶极相互作用，局部各向异性和样品异质性之间的微妙相互作用，以确定磁性纳米粒子的致密组件的行为。
2019-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collective spin excitations of helices and magnetic skyrmions: review and perspectives of magnonics in non-centrosymmetric magnets
承载关联电子的磁性材料在信息技术和信号处理中发挥着重要作用。目前使用的铁磁、铁磁和反铁磁材料提供主要共线的微观力矩（自旋）。最近，更复杂的自旋结构，如自旋螺旋线和摆线重新引起了人们的兴趣。非中心对称螺旋磁体中Skyrmion晶格相的发现引发了人们的兴趣。在这篇综述中，我们解决如何自旋螺旋和skyrmion晶格丰富的磁性材料的微波特性。在讨论微波电子学和磁振子学的前景时，我们特别关注绝缘材料，因为它们避免了涡流损耗，提供了低自旋波阻尼，并可能允许集体自旋激发的电场控制。因此，它们进一步推动了以低能耗运行的磁振子的愿景。
2017-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Collective spin dynamics under dissipative spin Hall torque
在层状磁性异质结构中，电流感生自旋力矩在广泛的磁性材料类别中具有许多共性。这些系统不仅包括共线铁磁体、亚铁磁体和反铁磁体，还包括更复杂的非共线自旋系统。我们开发了一个通用的拉格朗日-瑞利方法来研究耗散转矩的作用，它可以将能量泵入长波磁动力学，引起动态不稳定性。虽然瑞利结构的这种扭矩是类似的不同的磁性材料，其后果敏感地依赖于性质的顺序，特别是，对是否有一个净磁矩。后者赋予系统单极开关能力，而磁补偿材料往往演变为极限环，在大扭矩，与手性依赖于扭矩符号。除了铁磁和反铁磁的情况下，我们讨论亚铁磁体，显示开关和极限环之间的复杂竞争。作为一个简单的情况下，补偿非共线秩序，我们认为各向同性自旋玻璃，以及它们与共线磁秩序共存的情况。
2020-10-29 cond-mat.mes-hall
Wave modes of collective vortex gyration in dipolar-coupled-dot-array magnonic crystals
晶格振动模式是原子或分子的周期性阵列中的集体激发。这些模式决定了固体晶体中新颖的输运性质。类似地，在磁涡旋状态盘的周期性排列中，已经预测了集体涡旋运动。在这里，我们用时间分辨扫描透射X射线显微镜在实验上观察了一维（1D）周期盘链中集体涡旋旋转的波模。基于微磁学模拟和耦合Thiele方程的数值计算解释了观测到的模式。的模式的色散被发现是强烈的涡偏振和手征订购的影响，所揭示的明确的解析形式的一维无限链。一个彻底的理解是根本的晶格振动和涡旋动力学，我们证明了一维磁振子晶体。这种具有涡旋状态排序的磁盘阵列，称为磁元结构，提供了到信息处理设备中的潜在实现。
2013-03-18 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional terahertz magnetic resonance spectroscopy of collective spin waves
核和电子自旋的非线性操纵是磁共振中所有先进方法的基础，包括多维核磁和电子自旋共振光谱、磁共振成像以及近年来对单个自旋的量子控制。该方法是方便的，与该制度的强耦合之间可以分别达到射频或微波磁场和核或电子自旋，典型的控制磁矩方向的磁脉冲序列。然而，对于相关电子材料、分子磁体和含有高自旋过渡金属离子的蛋白质的远红外磁共振特性，这种能力遇到了瓶颈。在这里，我们报告的发展，二维太赫兹磁共振光谱和它的使用直接观察集体自旋波（磁振子）的非线性响应。光谱显示磁振子自旋回波和2-量子信号，揭示了布里渊区中心磁振子之间的成对相关性。它们还显示共振增强的二次谐波和差频信号。我们的方法很容易推广到多维磁共振光谱和太赫兹频率的自旋系统在分子复合物，生物分子和材料的非线性相干控制。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lifetime of the surface magnetoplasmons in metallic nanoparticles
研究了外加磁场对金属纳米颗粒中电子集体激发的影响。虽然通常的表面等离子体激元对应于集体振荡的电子相对于离子背景的方向上保持平行于磁场，在垂直平面中的组件受到影响的领域，并产生两个集体模式与场相关的频率，表面磁等离子体激元。我们分析了这些集体激发的衰减，通过它们的耦合到粒子-空穴激发，并确定它们的寿命是如何修改的磁场。特别是，我们表明，通常的表面等离子体激元的寿命不修改的磁场，而两个表面磁等离子体激元的寿命呈现出弱的磁场依赖性。光学光谱实验中，建议可以观察到的表面磁等离子体的签名。
2011-03-14 cond-mat.mes-hall
Collective excitations in a magnetically doped quantized Hall ferromagnet
发展了含有磁性3d杂质的半满朗道能级（量子化霍尔铁磁体）磁量子化二维电子气（2DEG）的集体态理论.研究了杂质与2DEG的Lande g因子符号相反的n型GaAs掺杂Mn的特殊情况下，束缚态和离域态自旋激子的光谱以及杂质3d能级由于与2DEG的间接交换作用而产生的塞曼分裂的重整化.如果2DEG g因子的符号由于外部影响而改变，则可能出现与杂质相关的到新的基态相的转变，呈现各种自旋翻转和类skyrmion织构。这些阶段的存在条件进行了讨论。PACS：73.43.Lp，73.21.Fg，72.15.Rn
2008-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Simulating Thiele's Equation and Collective Skyrmion Dynamics in Circuit Networks
本文构建可模拟 Thiele 方程的电路单元，并通过耦合单元与电路阵列复现斯格明子霍尔效应、频率梳及拓扑边缘态，为研究集体磁孤子动力学提供电路平台。
2024-10-25 cond-mat.mes-hall
Exploiting femtosecond laser exposure for additive and subtractive fabrication of functional materials: A Route to designer 3D Magnetic Nanostructures
三维纳米结构的功能材料是重要的系统，允许新的手段来复杂地控制电磁特性。一个关键问题是在纳米级上实现3D打印方法，可以产生一系列功能材料。在这封信中，它表明，双光子光刻结合飞秒加工的牺牲层，可以用来实现这样的愿景，并产生复杂的几何形状的三维功能纳米材料。这是证明通过制造三维磁性纳米线，表现出受控的畴壁注入和传播。其次，我们制作了大规模的三维人工自旋冰结构，其复杂的开关可以使用光磁探测。我们表明，通过仔细分析的磁光克尔效应信号，并通过与微磁模拟比较，深度相关的开关信息可以从3DASI晶格。这项工作为新材料铺平了道路，新材料利用了非平凡的3D几何形状提供的额外物理学。
2021-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-particle and collective excitations in quantum wires comprised of vertically stacked quantum dots: Finite magnetic field
本文从理论上研究了由InAs/GaAs自组装量子点组成的准一维电子系统中的磁等离激元激发。在实验中涉及的较小的长度尺度促使我们考虑一个完美的周期性系统的二维限制的InAs量子点层分离的GaAs间隔。随后的系统在x-y平面中受到二维约束（谐波）势和对称规范中的外加磁场（B）。该方案实际上定义了一个由垂直堆叠量子点（VSQD）组成的量子线系统。我们推导和讨论的戴森方程，广义（非局部和动态）介电函数，和逆介电函数调查的单粒子和集体（磁等离子体激元）激发（全）随机相位近似（RPA）的框架内。作为应用，我们研究了禁闭势和磁场对组分本征函数、态密度、费米能、集体激发和逆介电函数的影响.这些发现首次证明了研究量子化磁场作用下的VSQD系统的重要性。鉴于平面量子点的优势以及在单电子器件和量子计算中的应用前景，研究VSQD系统被认为是至关重要的。结果表明，利用磁等离子体量子比特是一个潜在的选择，实现庄严的量子态转移的想法，在量子计算和量子通信网络设计量子门。
2021-01-01 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent photoluminescence in carbon-based quantum dots
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；CSIRO（澳大利亚联邦科学与工业研究组织）
本研究突破了室温下碳基量子点自旋依赖光致发光难以观测的瓶颈，利用19种氨基酸合成的碳基量子点在约10mT磁场下实现最高约1%的磁光致发光效应，揭示其类自由基对机制，为生物原位量子传感成像提供新可能。
2025-10-28 cond-mat.mes-hall
Collective magnetic dynamics in artificial spin ice probed by AC susceptibility
我们报告的热动力学研究的方形人工自旋冰，探测通过温度和频率依赖的交流磁化率。岛间耦合强度对样品的频率响应有显著的影响。通过对频率和耦合依赖的冻结温度的分析，我们讨论了在Vogel-Fulcher-Tammann定律框架下根据样品微观特征得到的唯象参数。交流磁化率的高灵敏度和鲁棒的信噪比验证了后者作为一个有前途的和简单的实验技术，解决人工自旋冰的情况下的动力学和温度驱动的动力学交叉。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall
Exchange and collective behavior of magnetic impurities in a disordered helical metal
研究了无序二维螺旋金属中磁性杂质的交换相互作用及随后的集体行为。交换耦合遵循一个统计分布，其矩在$\left(p_F\ell\right)^{-1}$中计算到最低阶，其中$p_F$是巡游电子的费米动量，$\ell$是平均自由程，我们发现：i）分布的一阶矩是指数衰减的，ii）相互作用的方差是长程的，然而，由于介导相互作用的电子的自旋和动量之间的锁定，它变得与局部磁矩的方向无关。结果，长程磁序趋于被抑制，出现自旋玻璃相。该方法应用于三维拓扑绝缘体的表面态。在玻璃相中缺乏净磁矩，并且在大于$\ell$的距离处自旋极化完全随机化，排除了表面态的光谱间隙。因此，非磁性无序可以解释在磁掺杂的拓扑绝缘体的光电发射实验结果的分散。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Collective ferromagnetism of artificial square spin ice
研究了大面积坡莫合金人工正方形自旋冰阵的总磁矩随温度和磁场的变化关系。的温度依赖性和滞后行为是一致的相干磁化反转中预期的Stoner-Wohlfarth模型，具有明显的偏差，由于在小的晶格间距岛间的相互作用。通过微磁学模拟，我们探讨了这种行为，并证明了偏差的结果越来越复杂的磁化反转在小的晶格间距，岛间相互作用引起的，并严重依赖于岛的形状的细节。这些结果建立了新的手段来调整人工自旋冰结构和其他相互作用的纳米磁体系统，如图案化的磁介质的物理特性。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall
Localized Collective Excitations in Doped Graphene in Strong Magnetic Fields
我们考虑了由于单个带电施主D+或受主A-杂质而引起的外电势存在下，具有填充朗道能级（LL's）的石墨烯中的集体激发。我们发现，本地化的集体模式分裂的磁等离激元连续，此外，quasibound状态内形成的连续。研究了最低LL的整数填充因子nu = 1，2，3，4时磁光跃迁强度和能量的演化。我们预测杂质的吸收峰以上，以及以下的回旋共振。我们发现，石墨烯的单粒子电子-空穴对称性导致的D+和A-的集体模式的光谱之间的二元性。二元性表现为一组具有相同能量但在不同圆偏振下活跃的D+和A-磁吸收峰。
2009-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Cavity QED with magnetically coupled collective spin states
我们报道了金刚石中氮空位中心电子自旋系综与超导微波共面波导谐振腔之间的强耦合。集体耦合强度与发射器数量的平方根的特征标度直接观察。此外，我们测量了13 C核自旋的超精细耦合，这是迈向核系综量子存储器的第一步。利用腔共振频率的色散位移，我们以非破坏性的方式测量了NV中心在毫开尔文温度下的弛豫时间T1。
2011-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fingerprints of collective magnetic excitations in inelastic electron tunneling spectroscopy
针对大体系磁激发难以由微分电导离散台阶表征的问题，本文提出利用二阶微分电导测量局域自旋态密度，并在Heisenberg链中给出零频模式探测方法。
2025-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetization reversal using excitation of collective modes in nanodot matrices
磁点的大阵列是磁振子晶体和未来记录技术的新兴位图案媒体的构建块。为了充分利用高密度磁性纳米点的功能，需要一种用于选择性反转点矩阵中的单个纳米点的方法。我们提出了一种方法，在一个矩阵的静磁相互作用的点与微波激励的单个纳米点的磁化反转。该方法是基于集体模式的激发和微波功率吸收的空间异常。我们进行了数值模拟，以证明切换一个点从任何初始状态的3 × 3矩阵的点的可能性，并开发了一个理论模型的现象。我们讨论了所提出的方法引入缺陷模式的磁振子晶体以及未来的磁纪录的适用性。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall
Tomographic collective modes in a magnetic field
University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Gothenburg University（哥德堡大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
研究二维费米液体在磁场中层析输运的转变，通过求解线性化玻尔兹曼方程发现奇偶模式弛豫率差异导致的集体模式在临界磁场下消失，并依赖朗道参数。
2026-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Unambiguous signature of exchange interactions between nanoparticles in a collective system
我们报告了一种简单，有效的方式来评估磁相互作用，更具体地说，交换相互作用，在系统中作为封闭的磁性纳米粒子。具体来说，我们调查什么是外部磁化率在一个系统中所描述的平原旧的Stoner-Wohlfarth模型的理论极限。我们超越，并介绍了一个一般的平均场论的相互作用系统，从而估计如何磁化率是由于系统内的偶极和交换相互作用的影响。我们揭示了磁化率的一个基本不等式，并表明它的违反是一个明确的签名，在集体系统中的纳米粒子之间的交换相互作用的存在。为了测试我们的理论成果的鲁棒性，我们检查磁化测量和汉克尔图块磁性纳米粉末。实验和理论之间的一致性提供了证据，以确认我们的研究结果的有效性。
2021-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Pulse-assisted magnetization switching in magnetic nanowires at picosecond and nanosecond timescales with low energy
详细了解磁性纳米材料中的自旋动力学对于开发超快、低能和高密度自旋电子逻辑和存储器是必要的。在这里，我们开发的微磁模型和解析解，阐明增加阻尼和单轴各向异性的磁场脉冲辅助开关时间，能量和场的要求与垂直磁各向异性和钇铁石榴石类自旋输运性质的纳米线的效果。纳米线最初使用外部磁场脉冲（写入）和自弛豫来磁化。接下来，磁矩表现出确定性的开关后，接收2.5 ns长的外部磁脉冲在两个垂直极性。有利的阻尼（α~0.1-0.5）和各向异性能（10^4-10^5 J·m^-3）允许低至皮秒的磁化转换时间。利用自旋进动不稳定性，观察到磁场低于磁化强度的磁化反转。在开关速率、能量成本和所需的外部场之间出现了竞争或纳米磁性三元困境。开发具有优化阻尼和有效各向异性的磁性纳米线可以在室温下将开关势垒降低到3163 kBT。因此，纳米磁体中的脉冲辅助皮秒和低能量开关可以实现超快纳米磁性逻辑和元胞自动机。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of spin waves in diluted-magnetic-semiconductor quantum wells
我们提出了一个稀磁半导体量子阱中集体自旋激发的理论，其中局域磁矩通过准二维电子或空穴气体耦合。在部分自旋极化电子的铁磁态中，我们发现Goldstone集体模具有反常的$k^4$色散，而在对称量子阱中奇宇称模完全不色散.我们讨论了当考虑自旋轨道相互作用时出现的集体激发谱中的能隙。
2004-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase-Encoded Hyperpolarized Nanodiamond for Magnetic Resonance Imaging
表面功能化的纳米材料可以作为治疗诊断剂，使用超极化磁共振成像（MRI）检测疾病和跟踪生物过程。然而，候选材料是稀疏的，需要具有长自旋晶格弛豫（T1）和自旋退相时间（T2）的自旋核，以及电子库来赋予超极化。在这里，我们展示了超极化13 C MRI的纳米金刚石材料系统的多功能性，利用其固有的顺磁缺陷中心，小时长的核T1时间，T2时间适合空间分辨毫米级结构。结合这些特性，我们实现了一种新的成像方式，该成像方式利用了与外部磁场对齐或反对齐的超极化编码的自旋之间的相位对比。相位编码超极化的使用允许纳米金刚石在MRI中仅基于其自旋取向被标记和区分，并且可以允许直接比较和成像特定生物功能化复合物的作用。
2017-08-30 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.med-ph
YBCO microwave resonators for strong collective coupling with spin ensembles
用330 nm厚的超导YBCO材料制作了共面微波谐振器，并在宽的温度（$T$，2-100 K）和磁场（$B$，0-7 T）范围内进行了表征。在55 K以下，品质因子$Q_L$超过10 $^4$，并且随着场的增加而略微减小，对于$B=7$ T和$T=2$ K，保持$Q_L(B=0)$的90 $\%$。这些特征允许共振光子与自旋系综在有限温度和磁场下的相干耦合。为了证明这一点，集体强耦合是通过使用DPPH有机自由基放置在基模的磁波腹：面内磁场被用来调整在7.75 GHz的单模腔共振的自旋频率间隙分裂，其中观察到清晰的反交叉与分裂一样大的$\sim 82$在$T=2$ K。自旋腔集体耦合率的规模作为积极的自旋在合奏的数量的平方根。
2015-05-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of collective excitations in the quadruple-$Q$ magnetic hedgehog lattices
本文利用三维Kondo-lattice模型研究了磁性刺猬晶格的集体自旋波激发，发现亚太赫兹模式局域于Dirac弦并呈现平移振荡，其光谱特征可识别与单极子对湮灭相关的拓扑相变。
2024-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Designer spin order in diradical nanographenes
由于碳材料在自旋电子学和量子计算中的潜在应用，碳材料的磁性是目前物理、化学和材料科学研究的热点。尽管最近已经证实了开壳纳米石墨烯中自旋的存在，但控制磁耦合符号的能力仍然难以捉摸，但却是最令人期望的。在这里，我们展示了一种有效的方法，工程磁基态在原子级精确的开壳层二分/非二分纳米石墨烯使用相结合的扫描探针技术和平均场哈伯德模型计算。通过打破纳米石墨烯的二分晶格对称性，控制了两个自旋之间的磁耦合符号。此外，两个自旋之间的交换相互作用强度已经通过精细地调整它们的自旋密度重叠而得到了广泛的调整，实现了42 meV的大交换相互作用强度。我们所展示的方法为设计师提供了充分的机会，在室温以上的石墨烯纳米材料的磁相和功能。
2020-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The ideal limit of rhombohedral graphene: Dynamical skyrmion lattices and their excitations
Stanford University（斯坦福大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出菱面体石墨烯的理想极限，解析证明短程排斥可稳定层赝自旋斯格明子晶格并产生陈能带，从而揭示莫尔体系中相互作用驱动拓扑的实空间机制及其集体激发。
2026-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Uncertainty Analysis of Stray Field Measurements by Quantitative Magnetic Force Microscopy
磁力显微镜（MFM）测量通常提供相位图像，其表示纳米材料表面上的畴结构的签名。为了基于MFM图像定量确定杂散磁场，需要校准磁性尖端的特性。在这项工作中，提出了一种方法，用于校准的磁性针尖使用Co/Pt多层膜作为参考样品，表现出稳定的众所周知的磁性和良好定义的垂直带域。该方法是基于正则化反卷积过程中的傅立叶域与维纳滤波器和L曲线的方法来确定一个合适的正则化参数，以得到一个物理上合理的结果。经校准的尖端用于对测试样品的杂散场进行可追溯的定量测定，该测试样品的部分频谱被参考样品的频谱覆盖。根据“测量不确定度表示指南”，考虑到正则化对定量分析的影响，对处理算法的不确定度进行了估计。我们讨论了相关的不确定度分量及其传播之间的实域和傅立叶域，针尖校准程序和杂散场计算，并提出了一个不确定度评估程序定量磁力显微镜。
2020-02-19 cond-mat.mes-hall physics.data-an
Kinetic theory of spin-polarized systems in electric and magnetic fields with spin-orbit coupling: II. RPA response functions and collective modes
在无规相位近似（RPA）下，通过线性化动力学方程，得到了自旋和密度响应函数，动力学方程中包含了磁场、自旋轨道耦合和相对于外电场的平均场.不同的极化函数出现描述各种进动运动显示拉比卫星由于一个有效的塞曼场。后者由平均场磁化强度、磁场和自旋轨道矢量组成。导出了带电和中性系统的集体模，并显示了自旋波的三重分裂依赖于极化和自旋轨道耦合。在静态极限和长波范围内，给出了包含自旋轨道耦合、极化和磁场的介电函数的解析表达式。的动态屏蔽长度以及长波长的介电函数显示电荷模式，这被解释为自旋偏析和域形成的不稳定性。自旋响应描述了从阻尼振荡行为到指数阻尼行为的交叉，这取决于极化和碰撞频率。该磁场导致响应于外部电场的自旋的椭圆形轨迹，并且自旋-轨道耦合导致自旋轴的旋转。自旋退相时间的提取和讨论依赖于极化，磁场，自旋轨道耦合和单粒子弛豫时间。
2015-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el math-ph
