Non-Equilibrium Phonon Transport Across Nanoscale Interfaces
尽管在纳米级界面上的热传输应用无处不在，包括集成电路，热电和纳米治疗诊断学，但这些系统中声子传输的准确描述仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一个理论和计算框架来描述声子输运的位置，动量和散射事件的分辨率。我们将这个框架应用到一个单一的材料球形纳米粒子的多维分辨率提供洞察声子热化的物理起源，和长度尺度依赖的稳态声子分布的各向异性。我们扩展的形式主义，明确处理接口和调查的具体情况下，半相干材料的界面，通过计算声子和界面应变之间的耦合产生的非周期性阵列的失配位错。我们的框架定量地描述了技术相关的硅锗异质结构内的界面热阻。在未来，这种形式主义可以提供新的见解，通过超快，太赫兹和近场光谱越来越接近纳米材料的相干和驱动声子效应。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum thermodynamics of nanoscale steady states far from equilibrium
我们开发了一个精确的量子热力学描述的非相互作用的纳米级的稳定状态，强烈耦合与多个水库。它表明，存在一个稳态的热力学函数，正确地占多端Landauer-Büttiker公式的量子输运的电荷，能量或热量，通过非平衡热力学关系的扩展。它的显式形式得到一个单一的玻色子或费米子水平的宽带限制，并确定相应的热力学力（亲和力）。Onsager互惠关系的非线性推广。我们建议，稳态热力学函数也能够表征热波动占主导地位的临界运输的热流波动。本文还指出，对于具有局域相互作用的自旋简并单能级，所提出的非平衡稳态热力学关系似乎仍然成立。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium Diagrammatic Technique for Nanoscale Devices
基于规范不变性的要求，本文提出了一种自动构造电子系统量子动力学方程的一般方法。所提出的理论方案具有较高的通用性和自动化程度，能够处理电子输运、量子干涉和能量耗散等非平衡效应。耗散和量子干涉效应可以相应地纳入到计算方案中，通过动态Dyson方程的自能的Keldysh图解技术的框架中的解决方案。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall
Non-conservative current-driven dynamics: beyond the nanoscale
长金属纳米线结合了非保守电流驱动原子运动的关键因素。这些系统具有退化的振动频率，聚集在色散关系中的Kohn异常附近，可以在电流下耦合以形成随时间呈指数增长的非平衡运动模式。这种运动是由非保守的电流诱导力作用在原子上，我们一般称之为水车效应。本文以直观的方式讨论了水车效应与沿电子流传播的声子受激定向发射之间的联系。非绝热分子动力学表明，水车模式通过减少电流和通过在频率上填充附近的模式来自我调节，导致动态稳定状态，其中非保守力被电子摩擦抵消。水轮机效应可以用一个合适的有效非平衡动力响应矩阵来描述.我们表明，在金属系统中，这个矩阵的电流感应部分是长程的，特别是在低偏压。这种非局部性对于描述纳米尺度下的非保守原子动力学是必不可少的。
2015-10-28 cond-mat.mes-hall
Correlation effects in bistability at the nanoscale: steady state and beyond
在密度和电流的相互作用的纳米结耦合到半无限的引线的可能性，发现多稳定性研究在各种水平的近似。该系统是由一个外部偏压驱动的平衡和非平衡性质的实时传播使用含时密度泛函理论（TDDFT）和多体微扰理论（MBPT）确定。在TDDFT中，交换相关效应在最近提出的绝热局域密度近似（ALDA）中描述。在MBPT中，电子-电子相互作用被并入多体自能中，然后在Hartree-Fock（HF），second-Born（2B）和GW水平下近似。假设存在一个稳定的状态和直接求解的稳定状态方程，我们发现多个解决方案，在HF近似和ALDA。在这些情况下，我们研究这些解决方案是否以及如何通过时间演化来实现，以及如何在它们之间可逆地切换。我们进一步表明，对于相同的情况下，包含动力学相关效应抑制双稳性。
2011-12-13 cond-mat.mes-hall
Liquid phase stabilization versus bubble formation at a nanoscale-curved interface
我们调查的性质附近的纳米尺度弯曲凸液-固界面使用两种模型的汽泡成核;均匀形成的平衡吉布斯模型，和一个非平衡动态范德华/扩散界面模型的相变在一个初始冷却的液体。蒸汽气泡的形成示出发生足够大的曲率半径，并抑制较小的半径。固体-流体的相互作用占和它示出的液体-蒸汽界面能，因此拉普拉斯压力，对气泡形成的影响有限。主要因素是从现有的固-液界面产生固-气界面的能量成本，如通过平衡和非平衡参数所证明的。
2017-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nanoscale temperature measurements using non-equilibrium Brownian dynamics of a levitated nanosphere
爱因斯坦意识到，布朗粒子的涨落可以用来确定它所处环境的性质。大量的实验已经利用胶体粒子的布朗运动来研究耗散过程，提供了对软物质物理的深入了解，并导致从能量收集到医学成像的应用。在这里，我们使用光学悬浮的纳米球，被加热，以研究其周围的气体的非平衡特性。通过分析球体的布朗运动，我们可以确定球体质心运动的温度、球体表面的温度以及两个空间维度上的加热气体的温度。我们观察到球体和气体的不对称加热，温度达到材料的熔点。这种方法为在纳米尺度上精确测量温度提供了新的机会，也为测试非平衡热力学提供了新的手段
2013-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonlinear effects of phonon fluctuations on transport through nanoscale junctions
在最低阶微扰理论的基础上，分析了电子-声子耦合对分子结全计数统计的影响。我们的方法可以考虑分析非平衡声子和电子之间的反馈分布在量子制度。我们表明，即使是高传输和相对较弱的电子-声子耦合的结，这种反馈引起越来越高的非线性的传输电荷分布的累积量的电压依赖性。
2010-10-13 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium spectral functions from multi-terminal steady-state density functional theory
多终端传输设置允许实现更复杂的测量和功能（例如，晶体管）的纳米级系统比简单的两个终端的安排。在这里的稳态密度泛函形式主义（i-DFT）的描述通过纳米级的路口与任意数量的引线的运输开发。在一个三端设置和在理想的STM限制，其中一个电极（“STM尖端”）是有效地从结去耦，形式允许提取其非平衡光谱函数（在任意温度下），而偏置施加在其他两个电极之间。多端i-DFT被证明是能够描述的分裂的近藤共振在安德森杂质中的存在下，施加的偏置电压，预测的数值精确的多体方法。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall
Twisted Nano-optics: Manipulating Light at the Nanoscale with Twisted Phonon Polaritonic Slabs
最近的发现表明，当两层范德华（vdW）材料叠加在一起时，它们各自的面内主轴之间的相对扭转角，耦合系统的电子性质可以显着改变。在这里，我们证明了一个类似的概念可以扩展到光学领域，特别是传播极化激元，混合光-物质相互作用。要做到这一点，我们制造的堆叠组成的两个扭曲的平板的极性vdW晶体（MoO 3）支持低损耗各向异性声子极化激元（PhPs），和图像的传播时，后者发射的本地化源（金属天线）。我们的图像显示，在一个临界角的PhPs的iscurve曲线（确定在一个固定的频率的PhPs动量）经历了一个拓扑转变。值得注意的是，在这个角度下，PhP的传播沿着预定的方向（渠化区域）被强烈引导，而没有几何扩散（无衍射）。这些结果证明了一个新的自由度（扭转角），用于控制在纳米尺度的极化激元的传播与纳米成像，（生物）传感，量子应用和热管理的潜力。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nanoscale imaging of equilibrium quantum Hall edge currents and of the magnetic monopole response in graphene
最近预测的拓扑磁电效应和响应的电荷，模仿一个诱导的镜像磁共振是基本属性的拓扑状态的时间反转对称性破缺的物质。使用SQUID尖端，同时作为一个可调的扫描电荷和超灵敏的纳米级磁强计，我们诱导和直接成像的微观电流产生的磁共振响应在石墨烯量子霍尔电子系统。我们发现了一个丰富而复杂的非线性行为所支配的共存的拓扑和非拓扑平衡电流，是没有捕捉到的duplex模型。此外，通过利用音叉，诱导纳米级振动的SQUID的尖端，我们直接图像的单个量子霍尔边缘状态的平衡电流的第一次。我们发现，边缘状态，通常被假定为只携带一个手性下游电流，实际上携带一对反向传播的电流，在不可压缩区域中的拓扑下游电流总是由迄今为止未观察到的非拓扑上游电流在相邻的可压缩区域流动抵消。对向传播的平衡态轨道电流的复杂模式为量子霍尔系统中拓扑和非拓扑电荷和能量流的微观起源提供了新的见解。
2019-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Approach to steady state transport in nanoscale conductors
我们表明，使用紧束缚模型和时间相关的密度泛函理论，可以建立一个准稳态电流动态在一个有限的纳米结没有任何非弹性效应。这仅仅是由于电子波包在通过结传播时所经历的几何收缩。我们还表明，在这个封闭的非平衡系统中，两个本地电子占据函数可以定义在每一侧的纳米结的费米分布与电极中的原子数量的增加。准稳态下的电导和电流-电压特性与静态散射方法计算的结果一致。
2005-11-08 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium effects on electron-phonon coupling constant in metals
了解金属中电子和声子之间的能量交换对于微纳米制造和系统设计非常重要。电子-声子（e-ph）耦合常数是描述这种交换强度，但它的变化仍然不清楚在微米和纳米级的非平衡效应是显着的。本文通过将电子-声子耦合玻尔兹曼输运方程中的全散射项转化为弛豫时间近似形式，提出了一个e-ph耦合模型。因此，在计算e-ph耦合常数时考虑了非平衡效应。通过对金属表面飞秒抽运探测实验中的超快动力学过程进行模拟，验证了耦合模型的正确性，结果与散射项的全积分处理一致。由于不同声子分支之间的时间非平衡和受限空间中电子的空间非平衡，e-ph耦合常数强烈减小。本工作不仅将促进对e-ph耦合常数的基本理解，而且将促进对微纳米尺度下耦合电子和声子输运的理论描述。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall
Self-consistent microscopic calculations for non-local transport through nanoscale superconductors
我们实施自洽微观计算，以描述正常金属超导体正常金属混合结构中的非平衡非局域输运在磁场的存在下，并为任意界面的非线性。一个四端设置模拟通常的实验情况下描述通过紧束缚模型。我们提出的自洽的序参量和电流分布的样品内的结果。这些配置文件说明了一个交叉从一个准平衡到一个强的非平衡的情况下，增加界面的介电常数和施加的电压。我们详细分析了在这两个不同的制度的非局域电导的行为。虽然在准平衡条件下，这可以表示为弹性cotunneling和交叉Andreev传输系数之间的差异，在一般情况下，由于自洽的序参量的电压依赖性的额外贡献必须考虑。目前的研究结果提供了第一步的自洽理论的非本地运输，包括非平衡效应，定性描述最近的实验[物理学评论快报。97，237003（2006）]。
2009-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Revealing electron-lattice decoupling by Peltier thermometry and nanoscale thermal imaging in graphene
研究提出一种扫描探针技术，通过Peltier热测量与纳米尺度热成像，在低温下同步映射石墨烯p-n结的电子与晶格温度，揭示了强烈的电子-声子退耦合及新冷却途径，并适用于van der Waals异质结构。
2025-06-26 cond-mat.mes-hall
Multi-space excitation as an alternative to the Landauer picture for non-equilibrium quantum transport
虽然Landauer的观点构成了理解纳米尺度电子输运和实现非平衡格林函数（NEGF）形式主义的第一性原理实现的现代基础，但寻求另一种图像可能有利于量子输运过程的基本理解和实际计算。在此基础上，引入微正则图像，将有限偏压量子输运过程映射到漏源或多电极光激发，发展了多空间约束搜索密度泛函理论（MS-DFT）第一性原理电子结构和量子输运计算方法.进行MS-DFT计算的苯二硫醇单分子结，它表明，MS-DFT和标准的DFT-NEGF计算产生实际上等效的电子和传输数据。重要的是，“非平衡态总能量”在MS-DFT的变分收敛证明，这应该有重要的影响，在纳米器件的operando研究。建立一个可行的替代Landauer的观点，发达国家的形式主义应该提供有价值的原子信息，在下一代纳米器件的发展。
2020-06-06 cond-mat.mes-hall
Thermodynamic aspects of nanoscale friction
发展摩擦的非平衡态热力学是系统地设计低摩擦表面的广泛技术应用所必需的。直观地说，由沿表面滑动的材料所做的热力学功预计部分作为热耗散，部分转化为系统的内能的变化。然而，一般的非平衡热力学原理，这种分离目前是未知的。基于过渡态理论，结合Prandtl-Tomlinson模型，建立了一个计算摩擦力显微镜（FFM）针尖摩擦粘滑运动过程中的热耗散和内能变化的解析表达式.我们使用的形式主义，以量化的散热相关的材料在纳米级摩擦的实际应用中的参数范围。
2019-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Unified description of charge transfer mechanisms and vibronic dynamics in nanoscale junctions
我们提出了一个通用的框架，统一的观点，计数统计的传输（费米子）的费用，因为它是常用的量子传输社区的观点的声子（玻色子），因为它是已知的量子光学领域的统计。作为一个特例，我们在同一基础上研究了通过分子结转移的电子的计数统计和相应的分子振动模的布居动力学。在隧道限制，非微扰的结果，在电子-声子相互作用的统一互补的方法，基于速率方程或使用非平衡格林函数。
2011-02-21 cond-mat.mes-hall
Symmetry-dependent ultrafast manipulation of nanoscale magnetic domains
对称性在物理学中是一个强有力的概念，但它对远离平衡态的适用性仍有待理解。最近的注意力集中在远离平衡态如何导致自发对称性破缺。相反，超快光泵浦可以用来彻底改变能量景观和淬火磁系统中的磁序参量。在这里，我们发现了一个独特的磁依赖的超快行为，通过使用超快X射线散射的磁性图案具有不同程度的各向同性和各向异性对称。在用光学激光泵浦后，散射强度揭示了各向同性组分独有的径向位移，并且表现出各向异性组分从淬火的更快的恢复时间。这些功能出现时，即使两个对称分量同时测量，这表明激励和磁序对称之间的对应关系。我们的研究结果强调了对称性的重要性，作为一个关键变量来操纵超快制度中的磁序。
2021-12-17 cond-mat.mes-hall
Revisiting thermal conductivity and interface conductance at the nanoscale
提出了一个半解析模型，用于研究纳米尺度下的热传输，该模型能够准确地描述非平衡传输的影响和界面处的热传递。我们的方法是基于伪局部温度的定义区分的声子人口根据其速度的方向。这种形式主义导致了一套完整的方程捕捉纳米结构中的热传递，即使在异质结构的情况下。该模型只需要引入一个新的固有的热参数称为弹道热导率和一个几何称为有效热导率。最后，该模型是能够准确地再现先进的数值计算结果的蒙特卡罗模拟的声子在所有的声子输运制度：扩散（作为傅立叶热输运制度包括在内），弹道，和中间的，即使涉及热界面。这种形式主义应提供新的见解在解释实验测量。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium transport response from equilibrium transport theory
我们提出了一个简单的计划，准确地描述了基本的非平衡效应在纳米电子器件中使用平衡输运理论。该方案基于结分子轨道与电极费米能级的对准和解对准，与典型的非平衡算法相比，大大简化了电流-电压特性的计算。我们探测到该方案捕获了一些非平凡的输运现象，如负微分电阻和整流效应。它适用于那些原子尺度的结，其相关的传输状态在空间上放置在接触原子或附近的电极。
2012-09-23 cond-mat.mes-hall
Nonlinearities and Noise-Signal Relations in Electronic Heat Transport via Molecules
我们研究了由有机分子耦合到两个不同温度的金属储层组成的纳米结中的电子热输运现象。电子热通量和它的动态噪声特性的计算内的散射（Landauer）形式主义的传输概率确定使用非平衡格林函数（NEGF技术）。基于泰勒级数展开的方法被用来确定非线性修正的电子热流及其噪声功率谱密度与二阶项相对于温差。我们的结果表明，弹道傅立叶定律和波动耗散定理在分子系统中的热输运的适用性有限。我们推导并测试了几个信号，噪声信号和噪声关系适用于纳米级的热流进行电子在强烈的非平衡条件（类似的公式预计声子和光子）。重要的是，我们提出的特殊处理可以扩展到更高阶的条款，以解决各种相关的问题，非线性热和电热效应，可能会发生在纳米级。
2016-08-01 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium thermodynamics in a single-molecule quantum system
热力学探针可以用来推导纳米尺度量子系统的微观内部动力学。已经提出了几种基于电荷输运测量的直接熵测量协议，并在实验上应用于单电子器件。迄今为止，这些方法依赖于纳米级量子系统及其环境之间的（准）平衡条件，这仅构成可用实验条件的一小部分。在本文中，我们建立了一个热力学分析方法的基础上随机热力学，这是有效的远离平衡条件，适用于广泛的单电子器件，并允许我们找到的纳米器件的电荷状态之间的熵的差异，以及任何选择规则的电子转移的特性。我们将这种非平衡熵测量协议应用于单分子器件，其中内部动力学可以通过两位点哈伯德模型描述。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Green's Functions of the Boltzmann Transport Equation with the Full Scattering Matrix for Phonon Nanoscale Transport beyond the Relaxation Time Approximation
声子玻尔兹曼输运方程（BTE）已被广泛用于研究固体中的热输运。虽然对于一些材料的BTE的精确解已经获得了均匀的热流，在微/纳米级的热传输中出现的问题已经在弛豫时间近似（RTA）分析。由于RTA在低于德拜温度的温度下分解，这种近似阻止了对一类重要的高德拜温度材料的研究，例如金刚石，石墨，石墨烯和其他一些2D材料。我们提出了一个完整的散射矩阵形式主义，超越了RTA近似，并获得了格林函数解的线性化BTE，从而导致显式表达式的声子分布和温度场所产生的任意时空分布的热源在无界介质中。所提出的形式主义是能够描述范围广泛的现象，从纳米级热点的热耗散的第二声波的传播。我们提供了一个空间正弦加热曲线的石墨烯的数值结果，并讨论了使用完整的散射矩阵相比，RTA的重要性。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium Seebeck and spin Seebeck effects in nanoscale junctions
本文理论研究了强耦合铁磁接触的关联纳米结非平衡热电输运，结合微扰展开与数值重整化群方法计算自旋相关输运，揭示自旋隧穿作用并阐明自旋塞贝克效应行为。
2023-07-19 cond-mat.mes-hall
Non-local transport properties of nanoscale conductor-microwave cavity systems
最近的实验进展纳米导体耦合到超导微波腔打开了深量子极限的光-物质相互作用的运输调查，与隧道电子强烈耦合到单个腔光子。我们从理论上研究了最基本的腔导体系统，具有强的单光子诱导的非局域输运效应;两个空间分离的双量子点（DQD：s）共振耦合到基本腔模。该系统，由广义Tavis-Cummings模型描述，在量子主方程形式主义的研究，使我们能够通过DQD的电子输运性质：以及相干，非平衡腔光子状态。我们发现相当大的非本地感应电流和电流的交叉相关介导的单个光子。从一个完整的统计描述的电子输运，我们进一步揭示了一个动态的通道封锁在一个DQD解除光子发射由于隧道通过其他DQD。此外，大的纠缠之间的轨道状态的电子在两个DQD：s被发现为小的DQD-铅温度。
2013-02-22 cond-mat.mes-hall
Quantum Mechanical Modeling of Nanoscale Light Emitting Diodes
了解光电子器件中的电致发光（EL）机理对于进一步优化其效率和有效性具有重要意义。在这里，量子力学的方法是制定在纳米级发光二极管（LED）的EL过程建模。基于非平衡格林函数量子输运方程，考虑了器件与电磁真空环境的相互作用，描述了器件中的电驱动发光。提出了硅纳米线LED器件的数值研究。模拟了纳米线器件在不同偏压下的电致发光光谱，更重要的是，可以使用电流方法确定发射光子的传播和偏振。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Kadanoff-Baym approach to quantum transport through interacting nanoscale systems: From the transient to the steady-state regime
我们提出了一种含时多体方法来研究关联电子在与金属引线接触的纳米系统中的量子输运的短时动力学。这种方法是基于时间传播的Kadanoff-Baym方程的非平衡多体格林函数的开放和相互作用系统的平衡。该方法的一个重要特点是在满足电荷守恒定律的同时，充分考虑了外场随时间变化时的电子关联和嵌入效应。该方法进一步扩展的梅尔-Wingreen公式的初始相关状态的时域。本文采用守恒多体近似在Hartree-Fock、第二玻恩和GW水平上研究了二维引线上的关联量子线在突然开启偏压下的电子动力学.我们得到的瞬态电流，偶极矩，光谱函数，充电时间，和多体屏蔽的量子线以及随时间变化的密度模式的铅，我们展示了如何时间依赖性的这些观测提供了丰富的信息的水平结构的量子线的平衡。对于中等的相互作用强度，2B和GW的结果在任何时候都非常一致。我们发现，超越Hartree-Fock近似的多体效应对系统的定性行为有很大的影响，并导致偏压依赖的能隙闭合和准粒子展宽，缩短瞬态时间，消除电流-电压曲线中的阶跃特征.
2009-06-11 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium charge susceptibility and dynamical conductance: Identification of scattering processes in quantum transport
我们计算了稳态下纳米结的非平衡电荷输运性质，并将电荷磁化率的概念推广到非平衡条件。我们表明，非平衡电荷的磁化率是相关的非线性动态电导。从光谱学角度来看，当相应的电子共振中发生电荷波动时，两者相对于施加的偏置都包含相同的特征。然而，我们发现，虽然电导表现出的特点，在偏压对应的非弹性散射没有电荷波动，非平衡电荷的磁化率没有。我们建议，在同一个实验中测量的非平衡电导和电荷的磁化率将使我们能够区分不同的散射过程中的量子输运。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall
Heat and charge current fluctuations and the time dependent coefficient of performance for a nanoscale refrigerator
从理论上研究了利用隧道结实现的介观热电制冷器的性能系数。我们分析了粒子和热流的波动对COP的影响。我们利用全计数统计量计算了平均COP，发现它依赖于测量时间$τ$。与宏观COP值的偏差在任何时候都可以用拉格朗日分布来表示。这一结果使我们能够提高高斯近似有效的线性响应范围内，它不能预测的平均COP的限制$τ\to 0$。我们说明了平均COP的时间依赖性，并发现在短时间制度，平均COP具有最小值。为了确认远离平衡的物理一致性，我们建议检查粒子和热流之间的相关系数，除了熵产生率的正性。
2017-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Non Equilibrium Green's Functions for Dummies: Introduction to the One Particle NEGF equations
非平衡格林函数方法经常用于计算偏压下纳米尺度（分子和半导体）导体中的电流和电荷密度。该方法主要用于弹道传导，但可以扩展到包括非弹性散射。在这篇教程论文中，NEGF方程的电流和电荷密度矩阵推导和解释，希望清楚的方式。
2006-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
A large deviation theory perspective on nanoscale transport phenomena
了解复杂的纳米尺度系统中的传输过程，如纳米流体装置中的离子电导率或低维固体中的热传导，提出了检查非平衡稳态内的电流波动并将这些波动与非线性或异常响应相关联的问题。我们已经开发了一个系统的框架，用于计算分子模型中的时间积分电流分布，并将这些分布的累积量与非线性输运系数联系起来。在这个角度阐述的方法遵循动态大偏差理论，从以前的正式发展中受益，并已在几个应用程序中得到说明。该框架提供了一个微观基础，超越传统的流体力学的情况下，局部平衡假设打破，这是无处不在的纳米尺度。
2021-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
An alternative approach to efficient simulation of micro/nanoscale phonon transport
从最近提出的用于求解Boltzmann方程的基于能量的偏差公式开始[J. P. Peraud和N. G. Hadjiconstantinou，Phys.Rev.B84，2011]，与标准Monte Carlo方法相比，对于与平衡的小偏差提供了显著的计算加速，我们表明，在控制方程可以线性化的限制下，额外的计算益处是可能的。所提出的方法利用的观察，在线性化条件下（小的温度差）的个别偏差粒子的轨迹可以被解耦，从而独立地模拟，这导致一个特别简单和有效的算法，用于模拟稳态和瞬态问题，在任意三维几何形状，而不引入任何额外的近似。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Nanoscale control of heat and spin conductance in artificial spin chains
我们描述了一种机制来控制人工自旋链中的能量和磁化电流，该机制由通过磁偶极相互作用耦合的坡莫合金纳米盘阵列组成。该链通过连接到其末端的两个具有不同温度的热浴保持不平衡，这控制了电流的传播。通过施加与链的一些自旋波模式共振的均匀射频泵浦场来增强传输。此外，可以通过调节施加在链上的静态场来独立地控制这两个电流。因此，我们描述了两种有效的手段，独立控制耦合电流和增强的热和自旋波电导率在一个现实的磁振子设备，这表明类似的效果可以观察到在一个大类的非线性振荡系统。
2016-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Nanothermodynamics: stable thermal equilibrium and nanoscale fluctuations
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文综述纳米热力学，强调希尔细分势在任意尺寸系统中确保热力学定律，并展示其在伊辛模型、吉布斯悖论及涨落关系中的新解与修正，挑战可逆动力学观点。
2026-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extreme light confinement and control in low-symmetry phonon-polaritonic crystals
本综述梳理低对称晶体中声子极化激元的研究进展，阐释对称性破缺对极化激元响应及纳米光传播的作用，并探讨其在拓扑物理、非线性调控等方向的新兴机遇。
2023-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Plasmonic lenses for tunable ultrafast electron emitters at the nanoscale
同时时空约束的高能电子脉冲到飞秒和纳米尺度是一个非常感兴趣的科学界的话题，考虑到这种发展的潜在影响，广泛的科学和工业应用。例如，在超快电子散射中，纳米级探针将使具有纳米级异质性的材料中的结构动力学的精确地图成为可能，从而了解边界和缺陷对宏观性质的作用。另一方面，这一领域的进展主要受到电子源亮度和尺寸的限制。我们提出了下一代超快电子源的靶心等离子体透镜的设计，制造和光学特性。使用电磁模拟，我们研究光等离子体激元耦合，等离子体激元传播，色散和共振之间的相互作用如何支配的光发射电子脉冲的属性。我们还说明了如何脉冲宽度和强度可以调谐的几何设计，并预测亚10 fs的纳米级直径的脉冲可以实现。然后，我们在金膜中制造透镜，并用阴极发光光谱显微镜表征其等离子体特性，证明了适合超快纳米级光电发射的等离子体行为。
2019-12-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Electron-induced limitation of surface plasmon propagation in silver nanowires
等离子体电路被认为是一种有前途的解决方案，有效的技术，用于封装和集成下一代的光学纳米器件。一个关键要素是电信息和光信息之间的共享金属网络，其能够实现电子控制层和等离子体数据链路的有效异质集成。在这里，我们调查到什么程度的表面等离子体激元和载流电子干扰这样一个共享的电路。通过同步记录单个化学合成银纳米线的表面等离子体传播和电输出特性，我们确定了阻碍这些纳米级电路中电流和表面等离子体共同传播的限制因素。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Sensing Out-of-Equilibrium and Quantum Non-Gaussian environments via induced Time-Reversal Symmetry Breaking on the quantum-probe dynamics
该研究证明非平衡、非稳态或量子非高斯强耦合环境会诱导量子探针控制动力学的时间反演对称性破缺，并基于固态NMR实验模拟提出可区分多种噪声属性的量子传感方案。
2024-05-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Unified Phonon Interpretation for the Non-Fourier Heat Conduction by Non-equilibrium Molecular Dynamics Simulations
纳米约束引起了许多有趣的非傅立叶热传导现象，近年来已被广泛研究，如内部的非线性温度分布，接触附近的温度跳跃，和有限尺寸效应。然而，对这些现象的理解在过去二十年中一直是一个争论的问题。在这项工作中，我们展示了一个统一的声子解释的非傅立叶热传导，可以帮助理解这些现象的模式之间的模式对应的非平衡分子动力学（NEMD）模拟和模式分辨声子玻尔兹曼输运方程（BTE）。研究发现，纳米尺度声子输运特性，包括温度分布，热通量值和模态温度依赖于所施加的热库上的两个接触。我们的NEMD模拟表明，朗之万恒温器表现得像一个无限大的热库，并提供热平衡模式分辨的声子出口，而偏置的水库，例如，Nose-Hoover链恒温器和速度重标度方法的行为类似于非平衡声子出口。我们的解释清楚地表明，非傅立叶热输运现象起源于非扩散声子输运和声子热不平衡的组合。这项工作提供了一个清晰的理解纳米级的热传输，并可能指导在各种应用中的热传输的测量和控制。
2019-10-15 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Real-Time Time-Dependent Density Functional Theory Implementation of Electronic Circular Dichroism Applied to Nanoscale Metal-Organic Clusters
电子圆二色谱（ECD）是一种在分子水平上研究手性性质的有效光谱方法。通常使用的线性响应时间依赖密度泛函理论（LR-TDDFT）框架的ECD计算对于大型系统来说可能是非常昂贵的。为了缓解这个问题，我们在这里提出了一个ECD实现的投影仪增强波方法的实时传播TDDFT（RT-TDDFT）框架中的开源GPAW代码。我们的实现支持本地原子基集和实空间有限差分表示的波函数。我们基准我们的实施对现有的LR-TDDFT实施GPAW的小手性分子。然后，我们证明了我们的本地原子基组实施的效率为一个大的混合纳米团簇。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Fluctuation-induced current from freestanding graphene: toward nanoscale energy harvesting
在室温下，微米尺寸的独立石墨烯片即使在施加偏压的情况下也处于恒定运动中。我们量化的平面外的运动通过收集位移电流使用附近的小面积金属电极，并提出了一个朗之万模型的运动耦合到一个包含二极管的电路。系统达到热平衡，热、功和熵产生的速率很快趋于零。然而，石墨烯产生的功率等于负载电阻器消耗的功率。精确的功率公式类似于奈奎斯特的噪声功率公式，不同之处在于二极管电阻的变化率显著提高了输出功率，并且石墨烯的移动使功率谱向较低频率移动。
2020-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Nanoscale sensing of spatial correlations in nonequilibrium current noise
Princeton University（普林斯顿大学）
本文开发了一个计算Boltzmann区域中非平衡电流噪声时空相关性的框架，应用于电流偏置稳态下的二维金属，揭示了噪声空间结构能反映电子分布函数的非平衡特性及输运激发态的性质与寿命，并估计了近期实验中的可见度。
2026-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Plasmonic Hot Electron Transport Driven Site-Specific Surface-Chemistry with Nanoscale Spatial Resolution
金属纳米结构附近电磁场的纳米尺度局域化是等离子体激元学的基础和应用。等离子体衰变不可避免的能量损失，最初被视为一种损害，现在已经扩大了等离子体应用的范围，以利用产生的热载流子。然而，这些热载流子的空间定位的定量理解，类似于电磁近场地图，一直难以捉摸。在这里，我们在空间上映射热电子驱动的还原化学与15纳米的分辨率作为时间和电磁场极化的函数，为不同的等离子体纳米结构。我们结合实验，采用六电子光回收过程，修改等离子体银纳米天线上的自组装单层的端基，从第一性原理计算的非平衡热载流子输运在这些系统中的理论预测。由此产生的本地化的反应区域，确定从高场区域的热载流子传输，铺平了道路，热载流子提取科学和纳米区域选择性表面化学。
2016-07-19 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Probing Maxwell's Demon with a Nanoscale Thermometer
给出了量子电子温度计的精确定义，作为局部耦合的电子库（例如，通过隧穿）到达样品，并与样品达到电平衡和热平衡.然后建立了具有原子分辨率的扫描热显微镜的真实模型，其中分辨率在超真空中受到与电磁环境的热耦合的限制.我们表明，在共轭分子中的温度梯度跨越它表现出量子振荡，其起源可以追溯到实现麦克斯韦的恶魔在单分子水平上的单个原子轨道或债券的温度。这些振荡可以用描述π电子系统中成键的共价规则来理解。傅立叶的热传导定律恢复的温度探头的分辨率降低，表明宏观规律出现的粗粒化的后果。
2012-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kondo physics and orbital degeneracy interact to boost thermoelectrics on the nanoscale
我们调查的运输通过一个纳米级的设备组成的一个退化的双轨道安德森点耦合到两个不相关的铅。我们确定的热电输运性质接近一个电子制度，并将它们与相应的单轨道点。线性和非线性制度的解决，后者通过非平衡的非交叉近似的基础上Keldysh形式主义的推广。近藤政权的功率输出和效率被证明是通过第二轨道的存在下，强烈增强。我们预测一个实验相关的最佳工作点，受益于伴随的近藤温度的增加，在两个轨道设置。基于传输系数和满足热力学平衡的近似被证明仍然是适当的，甚至远远超出了预期的有效性范围的这种方法。最后，双轨道近藤政权揭示了自己作为一个有前途的候选人，以避免，至少部分地，一方面，最佳热电效率之间的一般困境，另一方面，公平的功率输出。
2012-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Modeling of Nanoscale Devices
我们的目标是为工程师提供一个介绍非平衡格林函数（NEGF）的方法，它提供了一个强大的概念工具和实用的分析方法来处理小型电子器件量子力学和原子。我们首先回顾了传统的，半经典的运营商，已服务于设备工程师超过50年的描述的基础。然后，我们描述了为什么这种传统的方法在纳米尺度上失去了有效性。接下来，我们描述了半经典弹道输运和相位相干量子输运的Landauer-Buttiker方法。现实的装置包括打破量子力学相位并且还引起能量弛豫的相互作用。因此，纳米器件中的传输介于扩散和相位相干之间。我们介绍了非平衡格林函数（NEGF）的方法，它可以用来模拟设备的所有方式从弹道扩散限制。随后是用于模拟一大类分层结构（如纳米晶体管、碳纳米管和纳米线）的方程的总结。讨论了NEGF方法在硅纳米晶体管的弹道和散射极限中的应用。
2007-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Effusivity-Controlled Interfacial Thermal Transport Revealed by Nanoscale Optical Thermometry
Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）
利用时间分辨热光学衍射断层扫描技术，发现界面热扩散由热渗透率对比控制，并推导出有效界面扩散率，实验与理论定量吻合。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.chem-ph
