Vibrational Instabilities in Charge Transport through Molecular Nanojunctions: The Role of Anharmonic Nuclear Potentials
Institute of Physics, University of Freiburg（弗赖堡大学物理研究所）
本研究通过混合量子-经典方法，探讨了非谐核势对分子纳米接点振动不稳定性及电子输运的影响。
2026-02-19 cond-mat.mes-hall
Effects of vibrational anharmonicity on molecular electronic conduction and thermoelectric efficiency
我们研究了非弹性振动辅助的电荷转移效应在两个网站的分子结，专注于签名的振动非谐性的电特性和热电响应的结。我们考虑三种类型的振荡器：谐波，非谐波莫尔斯允许键离解，谐波四次，模仿禁闭潜力。使用量子主方程方法，这是微扰的电子振动相互作用，我们发现，（非弹性）的电导和热导可以在很大程度上受到振动势的性质。与此相反，塞贝克系数，热电品质因数，和热电效率超出线性响应，隐藏这一信息，表现出相当弱的灵敏度振动非谐性。我们的工作表明，非谐波（多体）效应，相应的电流-电压特性，是对热电性能的影响不大。
2016-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
The quartic Blochnium: an anharmonic quasicharge superconducting qubit
本文提出一种采用四次超电感器的准电荷超导量子比特设计，通过约瑟夫森结环链在保持对磁通和电荷涨落鲁棒性的同时增强频谱非谐性，以抑制泄漏错误和频率拥挤。
2023-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Steady state quantum transport through an anharmonic oscillator strongly coupled to two heat reservoirs
利用数值精确的基于热场的链映射矩阵乘积态（TCMPS）方法，研究了耦合到两个不同热浴中的单格点Bose-哈伯德模型非谐振子的输运性质.我们比较TCMPS的有效性，以探测强相互作用系统的非平衡动力学，无论系统浴耦合与全球主方程方法在Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad形式。我们讨论了现场相互作用，温度偏置以及系统浴耦合的稳态输运性质的影响。最后通过研究两个不同初态之间迹距随时间演化的非单调性，证明了非马尔可夫动力学的存在。
2020-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Nonlinear thermal control in an N-terminal junction
我们证明了在N-末端分子结的热流控制。使用简单的模型哈密顿，我们表明，通过两个终端的热电流可以调谐，切换，放大，外部门控水库的温度和耦合参数。我们讨论了两种模型：一个完全谐波系统，并将非谐波相互作用的模型。对于这两个模型的控制水库诱导分子振动状态之间的过渡元素的热波动。我们发现，完全谐波模型不显示任何可控性，而对于非谐波系统的结的导电性能强烈依赖于门的参数。在纳米器件和大分子的模型系统的实现进行了讨论。
2007-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Electron transport in nanoscale junctions with local anharmonic modes
我们研究了纳米结中的电子输运，其中量子点或分子上的电子与N态局部杂质、谐波（“Holstein”）模式或两态系统（“自旋”）相互作用。Anderson-Holstein模型和自旋-费米子模型这两个模型可以通过移位变换方便地变换成适合于隧穿矩阵元中微扰展开的形式。我们探讨的电流-电压特性的两个模型中的高温和弱的电子-金属耦合的限制，使用动力学速率方程的形式主义，考虑到平衡杂质的情况下，和不平衡的情况下。具体来说，我们表明，模拟的弗兰克-康登封锁物理是失踪的自旋费米子模型。我们通过考虑耗散自旋费米子模型的低温量子绝热极限来补充这项研究，其中具有快速隧穿电子和缓慢杂质。虽然安德森-荷尔斯泰因模型的平均场分析表明，非线性功能，双稳态和滞后可能会发展，这些影响是失踪的自旋费米子模型在平均场水平。
2014-04-30 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Inelastic Microwave Photon Scattering off a Quantum Impurity in a Josephson-Junction Array
非谐超导电路中的量子涨落使得单个入射光子能够进行频率转换。这种在光子束强度中呈线性的效应导致了标准输入输出电路理论的分支。我们考虑一个极端情况下的非谐性，光子散射的一个小的一组弱链接内的约瑟夫森结阵列。我们证明了这种量子杂质显示近藤物理和评估的弹性和非弹性光子散射截面。这些截面揭示了近藤问题的多体性质，而这些性质在传统的费米子模型中是很难得到的。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Steady-State Density Functional Theory for Finite Bias Conductances
在密度泛函理论的框架下，提出了一种以结上的密度和{ \em恒定电流}为基本变量的稳态电子输运的描述方法.我们证明，在一个有限的窗口零偏置附近，有一个一对一的映射之间的基本变量和本地电位以及跨结的偏见。由此产生的Kohn-Sham系统具有两个交换相关（XC）势，一个本地XC势和XC贡献的偏置。对于弱耦合结的xc电位表现出的步骤中的密度电流平面被证明是至关重要的描述库仑阻塞钻石。在小电流下，这些步骤随着平衡xc不连续性分叉而出现。将该方法应用于苯结模型，与传统的库仑阻塞理论完全吻合。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall
Vibrational Heat Transport in Molecular Junctions
我们回顾了分子结几何中振动能量转移的研究，包括一个分子桥接两个热库，固体或大的化合物。这种设置是感兴趣的分子电子学，热电和纳米声学的应用，并解决经典和量子传输理论中的基本问题。计算表明，系统的大小，无序，结构，维数，内部非谐性，接触相互作用和量子相干效应，是相互作用的因素，以确定主要的机制（弹道/扩散），有效性（差/好）和功能性（线性/非线性）的热传导在纳米级。本文综述了分子结中量子传热的最新实验和相关计算。我们叙述的Landauer方法，适合弹性（谐波）声子输运的研究，并概述了技术，将分子非谐性。理论方法与例子一起说明达到控制振动热传导分子的挑战。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Motor effect in electron transport through a molecular junction with torsional vibrations
我们提出了一个具有内部非简谐扭转振动的分子结与电流相互作用的模型。采用Wangsness-Bloch-Redfield主方程方法确定了分子的稳态约化密度矩阵。研究了结的电流、激发能和角动量随外加电压的变化关系。在电流-电压特性中观察到负微分电导。它示出，与振动相关的耦合到电极，相对于电极的互换不对称的模型，导致所施加的电压和结的角动量之间的强相关性。因此，该模型作为一个分子马达工作，其角动量由电压的大小和符号控制。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
Phononic heat transport in molecular junctions: quantum effects and vibrational mismatch
热传输的问题普遍存在于各种技术中，例如发电、冷却、电子和热电。在本文中，我们提倡应用量子自洽水库方法，这是基于广义量子朗之万方程，研究声子在分子结中的热传导。该方法模拟声子-声子散射过程，同时考虑到量子效应和远离平衡（大温差）的条件。我们测试的方法的适用性，通过模拟与一维分子夹在固体表面之间的分子结的热导。我们的结果满足预期的行为的非简谐链的热导作为长度，声子散射率和温度的函数，从而验证了计算方案。此外，我们研究了固体声子谱之间的振动失配对分子结中传热特性的影响。在这里，我们揭示了振动非谐性的双重作用：由于多重散射过程，它提高了结的电阻，但它通过使声子复合和衰变过程促进了振动失配的能量传输。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Transport signatures of phase fluctuations in superconducting qubits
该研究通过对小型独立结及同工艺电容并联结的低频输运测量，发现transmon构型超导量子比特中存在由本征结电容引发的相位涨落，观测到开关电流降低、与相位扩散相关的显著有限电阻两个特征。
2024-12-13 cond-mat.mes-hall
Vibrational cooling, heating, and instability in molecular conducting junctions: Full counting statistics analysis
我们用全计数统计方法研究了施主-受主整流分子结中电流诱导的振动冷却、加热和不稳定性。在我们的模型中，电子空穴对激发耦合到一个给定的分子振动模式，这是谐波或高度非谐波。该模式可以进一步耦合到耗散热环境。采用主方程的方法，我们确认了稳态极限下的电荷和热交换涨落定理，谐波和非谐波模型。利用简单的解析表达式，我们计算了充电电流和几个措施的模式有效温度。在低偏压下，我们观察到的偏置诱导冷却的振动模式的效果。在较高的偏压下，模式有效温度高于环境温度，但结是稳定的。除此之外，一旦振动模式（偏置诱导）激发速率超过其弛豫速率，不稳定性就会发生。我们确定制度的不稳定性作为一个功能的电压偏置和耦合到一个额外的声子热浴。有趣的是，我们观察到一个重入的行为，一个不稳定的结可以在足够高的偏置正确的行为。讨论了这种行为的机制。
2012-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Anharmonic interaction as random field for thermal transport in FPU-$β$ lattice
Wenzhou University（温州大学）
该研究通过引入局部玻色子和随机微分方程，探讨了非谐相互作用对FPU-β晶格热传输的影响，揭示了热导率非单调依赖于非谐相互作用的机制。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall
Phononic heat transport in nanomechanical structures: steady-state and pumping
我们使用非平衡格林函数的相空间表示研究了纳米机械结构中声子引起的热输运。这种表示占原子的自由度，使其特别适合于小（分子）结系统的描述。我们表明，对于稳态极限，我们的形式主义正确地恢复了启发式朗道热传导耦合到热库的量子相干分子系统。我们发现由于外部周期性驱动器的非稳态热流的一般表达式。在这两种情况下，我们讨论了系统的量子热力学性质。我们将我们的形式主义应用于双原子分子结的情况。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall
Steady-state phonon heat currents and differential thermal conductance across a junction of two harmonic phonon reservoirs
Institute of Physics, University of the Philippines Los Baños（菲律宾洛斯巴尼奥斯大学物理研究所）
研究了谐振子声子库通过弹簧耦合的junction中声子输运，发现热电流遵循傅里叶定律，热导在声子谱匹配时出现峰值，低温下高频声子排除影响热导最大值，耦合弹簧常数增加提升热导，且声子流方向不影响热导大小。
2026-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Full-counting statistics of energy transport of molecular junctions in the polaronic regime
本文研究了极化子体系中Anderson-Holstein模型下分子结中电子能量输运的全计数统计。采用两次量子测量方案，导出了能量输运的母函数，并将其表示为时域Keldysh非平衡格林函数的Fredholm行列式。在极化子区，采用了缀饰隧穿近似来解耦声子云算符。这种形式主义使我们能够分析的能量传输动力学的时间演化后，突然开关的点和铅之间的耦合朝向静止状态。在能量域中还得到了长时间极限下的稳态能流累积量GF。在有限温度梯度下，导出了零偏压下稳态能流FCS的普遍关系式，使我们能够用低阶累积量的线性组合来表示平衡能流累积量。数值研究和解释了稳态下能流累积量在温度梯度和外加偏压作用下的行为。对能流累积量的瞬态动力学进行了数值计算和分析。在温度梯度和外加偏压下，归一化瞬态能量累积量都具有普适的标度性。
2017-06-16 cond-mat.mes-hall
Steady--State Current Signatures of Strong Light--Matter Coupling in Single--Molecule Junctions
Simons Center for Computational Physical Chemistry at New York University（纽约大学西蒙计算物理化学中心）；Department of Chemistry, New York University（纽约大学化学系）；Department of Physics, New York University（纽约大学物理系）
本研究通过半经典映射方法，发现单分子结的稳态电流可直接反映强光-物质耦合特征，并验证其对多种环境因素的鲁棒性，为纳米尺度光-物质相互作用提供新的探测与控制工具。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Meir-Wingreen formula for heat transport in a spin-boson nanojunction model
通过一个模型分子结的稳态热流的梅尔-Wingreen公式的模拟推导。该表达式将热流与关联函数联系起来，该关联函数涉及仅作用于分子结的自由度的算子。因此，宏观热源没有得到明确的处理。这使得人们可以利用基于整个系统的相对小的部分的动力学的减少描述的方法来评估通过分子结的热流。导出的表达式被应用于计算稳态热流在弱耦合限制，Redfield理论被用来描述约化动力学的分子结。结果与以前开发的近似和数值精确的方法。
2010-08-21 cond-mat.mes-hall
Time-Loop Formalism for Irreversible Quantum Problems: Steady State Transport in Junctions with Asymmetric Dynamics
非幺正量子力学在过去被用来研究各种物理系统中的不可逆性、耗散和衰变。在这封信中，我们提出了一个通用的计划来处理由非厄米哈密顿系统。我们认为，Schwinger-Keldysh形式主义给出了一个自然的描述这些问题。为了阐明这种方法，我们研究了一个简单的模型，灵感来自介观物理-一个不对称的结。该系统是由一个非厄米哈密顿捕捉不可逆性的基本方面。
2007-09-29 cond-mat.mes-hall hep-th physics.atom-ph
Photonic heat transport across a Josephson junction
本文详细研究了耦合到两个不同温度的任意线性电路的约瑟夫森结中的光子热输运。首先，我们考虑线性近似，其中一个非线性约瑟夫森势被替换为一个二次和结作为一个电感。之后，我们讨论了结非谐性的影响。我们分别考虑了弱耦合极限和相反的强耦合极限，在弱耦合极限中，结能谱的布洛赫能带结构起着重要的作用。我们将我们的一般结果应用到两个具体的模型：一个约瑟夫森结耦合到两个欧姆电阻和两个谐振器。我们推导出简单的解析近似的光子热通量在许多限制的情况下。我们证明了嵌入式约瑟夫森结的电路提供了一个有用的平台，量子热力学实验。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fast thermometry with a proximity Josephson junction
我们将邻近约瑟夫森结耦合到焦耳加热的正常金属薄膜上，并测量了稳态和非平衡条件下的电子温度。随着加热和温度探测脉冲的定时序列，我们能够监测其电子温度在非平衡与有效零反作用的温度测量的形式，额外的耗散或热传导。实验表明，使用快速接近约瑟夫森结温度计的介观系统的热输运研究和量热法的可能性。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Time-dependent i-DFT exchange-correlation potentials with memory: Applications to the out-of-equilibrium Anderson model
我们最近提出了一种稳态密度泛函理论（i-DFT）来计算量子结的输运系数。在i-DFT中，可以利用一个假想的非相互作用结，在有效的栅极和偏置电位下，得到相互作用结上的稳态密度和通过该结的恒定电流。在这项工作中，我们将i-DFT扩展到时域的单杂质安德森模型。通过逆向工程程序，我们提取的交换相关（xc）势和xc偏置在温度高于近藤温度$T_{\rm K}$。推导基于Dittmann等人最近一篇论文的推广[arXiv：1706.04547]。有趣的是，含时（TD）i-DFT势仅通过密度的一阶时间导数依赖于系统的历史。我们进行数值模拟的早期瞬态电流和调查的历史依赖的作用。我们还根据经验将历史依赖的TD i-DFT势扩展到低于$T_{\rm K}$的温度。为了这个目的，我们使用最近提出的参数化的i-DFT的潜力，从而产生高度准确的结果在稳态。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Charge transfer through molecular junctions within Redfield theory: subtleties and pitfalls
通过连接金属引线与量子点或单分子的纳米级结的电荷转移通常在Redfield理论的开放系统公式中描述。在非平衡条件下，通常调用的旋转波近似是不合理的，这可能会导致非物理的稳态解，例如负布居。在这项工作中，我们探讨的方法的微妙之处和限制，从而澄清其在数值计算中的适用性。一般的调查结果说明了一个解析可解的情况下，一个分子有两个电子状态。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall
Transport through correlated systems with density functional theory
我们介绍了密度泛函理论（DFT）在量子输运领域的最新进展，特别强调通过强关联系统的输运。我们回顾流行的Landauer-Büttiker（LB）+DFT方法的基础。这种形式主义，当使用近似的交换相关（xc）的潜力与步骤在整数占领，正确地捕捉近藤高原在零温度下的零偏压电导，但完全无法捕捉的过渡到库仑阻塞（CB）制度的温度增加。为了克服LB+DFT的局限性，量子输运问题从含时（TD）的角度使用TDDFT，一个精确的框架来处理非平衡情况。TDDFT的稳态极限表明，除了在结中的xc电位，也存在xc校正所施加的偏压。CB体系中的开壳层分子提供了xc偏置校正重要性的最显著的例子。使用安德森模型作为指导，我们估计这些修正的零偏差的限制。对于一般情况，我们提出了一种基于结上的稳态密度和结上的恒定电流这对基本变量与结上的局部电势和结上的偏置这对基本变量一一对应的稳态DFT。像TDDFT一样，该框架也导致结中的xc电位和对偏置的xc校正。与TDDFT不同，这些电位与历史无关。我们强调的通用功能的xc电位和xc偏置校正CB政权的交界处，并提供了一个准确的参数化安德森模型在任意温度和相互作用强度，从而提供了一个统一的DFT描述近藤和CB政权和它们之间的过渡。
2017-06-08 cond-mat.mes-hall
Efficient steady state solver for the hierarchical equations of motion approach: Formulation and application to charge transport through nanosystems
介绍了一种迭代方法，该方法可以有效地求解开放量子系统稳态的分级运动方程。该方法结合了矩阵方程的方法与一个有效的预处理技术，以减少求解HEOM的数值工作量。模拟单分子结中的非平衡电荷输运的说明性应用程序证明了该方法的性能。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall
Negative Differential Conductance in Nano-junctions: A Current Constrained Approach
提出了一种计算分子纳米结负微分电导的电流约束方法。一个四站点的结被认为是一个稳态电流被迫插入只有两个中心网站内的电路。这两个侧位（代表例如悬挂分子基团）不积极参与传输，但与两个主位交换电子。这些辅助位点允许结内的电子数量可变，而如电流约束方法所要求的，系统中的电子总数保持恒定。我们讨论了负微分电导的条件，在合作，在结中的电子数的变化，和电子的相关性。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall
Build-up of Vibron-Mediated Electron Correlations in Molecular Junctions
我们在同一基础上研究了分子结的含时电子输运性质和振动动力学。我们表明，波动的分子振动子位移和电子电流通过结进行阻尼振荡向稳态。我们分配前者的电子隧穿事件的发生辅助振动子发射。电子-空穴相关性的时间依赖性的建立被揭示为偏离的电荷转移统计从广义二项式一个临界时间tc后。的声子回的隧穿电子的行动示出放大和加速这种建立机制。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall
Nonlinear thermoelectric transport in single-molecule junctions: the effect of electron-phonon interactions
本文从理论上分析了带振动桥的单分子结的稳态热电输运。热感应电荷电流在系统中探索使用非平衡格林函数形式主义。我们研究了桥上载流子之间的库仑相互作用和电子-声子相互作用对线性响应范围以外的热电流的综合影响。结果表明，电子-振动子相互作用可能会显着影响的幅度和方向的热电流，振动签名可能会出现。
2016-05-04 cond-mat.mes-hall
Plasmon decay and non-equilibrium steady states in Josephson junction chains
Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；James Franck Institute（詹姆斯·弗兰克研究所）；Department of Physics, University of Chicago（芝加哥大学物理系）
研究约瑟夫森结链中多模式相互作用对内部相干性的影响，揭示非平衡状态下稳态特性的转变。
2026-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Full counting statistics of vibrationally-assisted electronic conduction: transport and fluctuations of the thermoelectric efficiency
本文研究了具有电子-声子相互作用的电子传导结中电荷和能量输运的统计特性，特别是热电效率及其涨落。该系统包括供体和受体电子态，代表双位点分子或双量子点系统。通过两个分子位置的金属之间的电子转移耦合到一个特定的振动模式，该模式被认为是谐波或非谐波-截断（两态）光谱。考虑到这些模型，我们推导出电荷和能量转移的稳态累积生成函数，在电子-声子相互作用中校正到二阶，但在金属-分子耦合强度中精确到所有阶。这是通过使用非平衡格林函数方法（谐波模式）和动力学量子主方程方法（非谐波模式）。从累积量母函数出发，计算了电荷电流及其噪声和热电效率的大偏差函数。我们证明，在大偏压的充电电流，微分电导，和电流噪声可以识别能量和结构特性的结。我们进一步研究了作为热电发动机的结的操作，并表明，虽然宏观热电效率是无关紧要的模式（谐波或非谐波）的性质，效率波动确实反映了这一属性。
2015-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Heating and thermoelectric transport in a molecular junction
考虑了分子结系统中与粒子流有关的能量耗散和热流。在这方面，我们确定的有效温度的分子振荡器是兼容的存在一个稳定的状态。基于Kadanov-Baym非平衡格林函数理论进行了计算，假设点电子与分子振动之间存在强耦合。相应地，使用由Lang-Firsov极化子变换给出的表示，并研究了结果对电子-声子相互作用强度的依赖性。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall
A reduced-order modeling approach for electron transport in molecular junctions
为了描述具有无限浴槽的量子器件中的非平衡输运过程，我们建议将问题表述为降阶问题。从密度矩阵的Liouville-von Neumann方程开始，降阶技术产生具有开边界条件的有限系统。我们表明，与适当的选择的子空间，减少模型可以得到系统的彼得罗夫-伽辽金投影。与沐浴相关的自我能量自然出现。数值实验结果表明，简化模型能够同时捕捉到瞬态和稳态。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall
Heat currents in a two channel Marcus molecular junction
本文理论研究具有两条电子通道、强电子—声子耦合且由 Marcus 型过程主导的单分子结热输运，揭示通道竞争可产生负微分热导与环境冷却，并考察缓慢驱动能级对热流和功率的影响。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall
Multiple Andreev reflection and critical current in topological superconducting nanowire junctions
我们研究了由具有强自旋轨道耦合的半导体纳米线制成的电压偏置超导-正常超导（SNS）结中的输运，因为它过渡到拓扑超导相以增加塞曼场。尽管没有一个分数稳态交流约瑟夫森电流的拓扑阶段，耗散的多个Andreev反射（MAR）电流I_dc在不同的结反射率是特别揭示。它表现出独特的拓扑学特征，如能隙反转，马约拉纳束缚态的形成和费米子-宇称守恒。此外，临界电流I_c在系统变为无隙的临界点处明显不为零，为拓扑转变提供了直接证据。
2013-08-01 cond-mat.mes-hall
Solvent induced current-voltage hysteresis and negative differential resistance in molecular junctions
我们考虑嵌入溶剂中的单分子电路。本文将Born介电溶剂化模型与Keldysh非平衡格林函数相结合来描述体系的电子输运性质。取决于介电常数，溶剂诱导多个非平衡稳态，在分子电流-电压特性中具有相应的滞后以及负微分电阻。我们确定的物理范围内的溶剂和分子参数的影响。负微分电阻峰的位置可以通过溶剂的介电常数来控制。
2012-01-25 cond-mat.mes-hall
Non-thermal vibrations in biased molecular junctions
利用主方程方法研究了载流模型分子结的振动统计。特别是，我们集中在使用一个有效的温度$T_{\rm eff}$的有效性来表征的非平衡稳态的振动模式。我们确定的情况下，一个单一的$T_{\rm eff}$不能完全描述一个振动状态。在这种情况下，不同振动状态之间的概率分布不遵循玻尔兹曼类型。因此，振动模式的实际熵（自由能）低于（高于）由$T_{\rm eff}$给出的对应的热值，表明可以从这些状态提取额外的功。研究结果对纳米尺度体系非热振动态的热力学研究及其在纳米尺度热机中的应用具有重要意义。
2020-03-21 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of Marcus molecular junctions
University of Puerto Rico-Humacao（波多黎各大学乌马考分校）
本文基于修正的Marcus理论，理论分析强电子-声子相互作用下单分子结的热电输运，发现环境重组过程在线性及非线性输运区显著影响电导、热电势和温度梯度驱动的电荷电流。
2024-01-13 cond-mat.mes-hall
Path-integral simulations with fermionic and bosonic reservoirs: Transport and dissipation in molecular electronic junctions
我们扩展迭代数值精确的影响功能的路径积分工具，并提出了一种方法，能够以下的非平衡时间演化的子系统耦合到多个玻色子和费米子水库同时进行。利用这种方法，我们研究了电子传导分子结中电荷转移和振动模激发的实时动力学。我们专注于非平衡振动效应，特别是，在电流整流结的振动不稳定性的发展。我们的模拟是通过假设大分子振动非谐性（或低温）进行的。这使我们能够截断分子的振动模式，只包括一个两态系统。精确的数值结果相比，微扰主方程计算表现出良好的协议，在弱电子-声子耦合制度。只有在强耦合时才发生显著的偏差。我们的模拟使我们能够量化不同的传输机制，相干动力学和非弹性传输的贡献，在整体电荷电流。这是通过研究两个模型变体来完成的：第一个模型只允许非弹性电子传输，而第二个模型允许相干和非相干路径。
2013-02-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Implementation of a non-equilibrium Green's function method to calculate spin transfer torque
我们提出了一个实现的稳态Keldysh方法在格林函数多重散射计划计算非平衡自旋密度。该密度用于获得显示磁阻效应的结中的自旋转移力矩。我们使用我们的实现来研究金属Co/Cu/Co结中的自旋转移矩。
2008-02-13 cond-mat.mes-hall
Master equation based steady-state cluster perturbation theory
稳态团簇微扰理论为研究强关联纳米器件、分子结或异质结的电子输运特性提供了一种简单有效的近似方法。在这项工作中，我们改进了这种微扰，非平衡格林函数为基础的方法的出发点。具体来说，我们采用了一种改进的未扰动（所谓的参考）状态$\hatρ^S$，构建的量子主方程内的玻恩-马尔可夫近似的稳态。这种混合方法继承了量子主方程和非平衡格林函数技术的优点。我们基准的新方案在两个实验相关的系统中的单电子晶体管制度：电子-电子相互作用的量子二极管和三重量子点环结，这两个功能的负微分电导。新方法的结果显着改善相对于普通的量子maste方程处理在适度的额外的计算成本。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transient dynamics and waiting time distribution of molecular junctions in the polaronic regime
我们发展了一种理论方法来研究强电子-声子耦合区域中Anderson-Holstein模型的瞬态动力学和含时统计。为此，我们适应最近推出的图解方法的时域。随时间变化的电荷转移概率的生成函数的数值计算通过离散Keldysh轮廓。该方法使我们能够分析系统的演变到稳定状态后，突然连接的点的引线，从不同的初始条件。在很短的时间内得到简单的分析结果。我们特别研究了强电子-声子耦合、小偏压和失谐点能级时的表观量子行为。所得结果与量子蒙特卡罗方法的数值精确结果吻合得很好。我们分析了等待时间分布和电荷转移概率，表明只有一个单一的电子转移是负责丰富的结构中发现的短时间制度。一个通用的缩放（独立的模型参数）被发现的高阶电流累积量的相对振幅在短时间制度，从一个最初的空点。最后，我们分析了收敛到稳定状态的微分电导和微分Fano因子在非弹性阈值，表现出一种奇特的振荡行为。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall
Multi-Photon Resonances in Josephson Junction-Cavity Circuits
我们探讨的耗散动力学的非线性驱动的振荡器系统调谐到多个激发产生的共振。这样的系统很容易在电路QED系统中实现，该系统将约瑟夫森结与微波腔相结合，并且通过通量或电压偏置实现驱动。对于涉及3个或更多个光子的共振，随着驱动的增加，系统经历了一系列两个紧密间隔的动力学跃迁（第一个是不连续的，第二个是连续的），从而导致在相空间中形成复杂的周期性结构的稳定状态。在附近的过渡的系统显示有趣的非线性行为：我们发现，相干效应可以导致令人惊讶的振荡的重量不同的动态状态的稳定状态的系统，随着驱动器的增加。我们表明，动力学是很好地描述了一个简单的有效速率模型与本地化在相空间晶体中的不同点的状态之间的转换。动态状态的权重的振荡反映在描述状态之间的转换的时间尺度中的对应振荡中。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonequilibrium Steady State and Heat Transport in Nonlinear Open Quantum Systems: Stochastic Influence Action and Functional Perturbative Analysis
本文通过对弱非线性开放量子系统的非平衡动力学的微扰分析，证明了系统的非平衡稳态的存在性。在Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou（FPUT）模型中，我们考虑了一个包含三种非谐性的振子链：三次$α$型和四次$β$型最近振子相互作用以及四次Klein-Gordon（KG）自相互作用.在弱非线性的假设下，引入随机影响作用量方法，得到了链上不同结点的能量流。所得的形式结果可用于弱非线性量子系统的量子输运问题。对于$α$型非谐性，我们观察到，一阶修正不起任何作用的热输运的NESS的配置，我们认为。对于KG和$β$型非谐性，我们明确地计算出两个弱非线性耦合振子的情况，结果可扩展到任何数量的振子。我们研究了后期的能量流从一个热浴到另一个通过耦合振荡器，并表明，零阶和一阶的贡献的能量流成为常数的时间在后期，信号存在的后期NESS一阶非线性。我们的微扰计算提供了非线性开放量子系统非线性强度的测量，这可能有助于控制不同于或接近线性输运的介观热输运。此外，我们的研究结果也为模拟热传输的数值挑战提供了基准。在电路QED平台上，我们的设计和预测可以通过研究大约瑟夫森能量极限下的约瑟夫森结阵列中的热流来实现和验证。
2020-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech math-ph
Non-Equilibrium Molecular Dynamics Study of Thermal Energy Transport in Au-SAM-Au junctions
采用非平衡分子动力学（NEMD）方法模拟了Au-SAM（self-assembly monolayer）-Au结的热能输运过程。计算了Au-SAM界面的热导率。研究了温度效应、模拟外压效应、SAM分子覆盖效应和Au-SAM键强度效应对界面热导率的影响。结果表明，在低于250 K的温度范围内，界面热导率随温度的升高而增大，但在250 ~ 400 K范围内，界面热导率变化不大。这种趋势被发现是类似的实验观察类似的路口。模拟外压对界面热导率没有影响。SAM分子覆盖度和Au-SAM键强度对热导率有显著影响。计算了振动态密度（VDOS），探讨了热能输运的机理.界面热阻主要是由于有限的人口的SAM分子的低频振动模式。SAM分子内部的弹道能量传输被证实，非谐性在跨结的能量传输中起着重要作用。在结衬底上施加热脉冲，研究了结内部的热耗散。对热脉冲响应的分析表明，Au-SAM界面热阻远大于Au衬底和SAM的热阻。研究表明，Au衬底和SAM分子都能有效地传输热能，并且Au-SAM界面是Au-SAM-Au结中热能传输的主要通道。
2009-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Effects of electronic correlations and magnetic field on a molecular ring out of equilibrium
以苯分子结为模型，研究了电子-电子相互作用对磁场中六角分子环稳态特性的影响。通过在两个金属引线上施加偏置电压，使系统脱离平衡。我们采用模型哈密顿方法来评估现场以及最近邻密度-密度型相互作用在物理相关的参数制度的影响。稳态电流，电荷密度和磁化强度在三个不同的结设置（对位，Meta和ortho）的结果。我们的研究结果表明，超出平均场水平的相互作用重新归一化电压阈值以及电流高原。与平均场结果相比，电子-电子相互作用导致大量电荷重新分布。我们确定了一个强烈的响应的圆形电流的金属引线的电子结构。我们的结果是通过稳态集团微扰理论，一个系统的改进近似研究相互作用的分子结的平衡，即使在磁场。在此框架内的电流，电荷密度和磁化强度在稳态的一般表达式。该方法是灵活和快速的，可以直接应用到有效的模型，从从头计算。
2014-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interplay of Electron-Electron and Electron-Phonon Interactions in Molecular Junctions
在这项工作中，我们考虑了载流分子结的电子-声子和电子-电子相互作用考虑。在进行了Lang-Firsov变换和考虑了与电子引线弱耦合的马尔可夫近似后，我们得到了控制结约化密度矩阵随时间演化的主方程。稳态的密度矩阵可以用来获得在几个制度的相互作用的强度的结的I-V特性。我们的研究结果表明，该系统可以显示负微分电导（即，通过增加所施加的偏置电压的电流减小）在某些制度之间的相互作用的电子-声子和库仑相互作用。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Variability of the thermal conductance of gold-alkane-gold single-molecule junctions studied using ab-initio and molecular dynamics approaches
最近的实验的动机，我们研究了不同长度的连接两个金电极的单一二硫醇化烷烃分子的热导率的变化。为此，我们研究了（i）金属分子接触和电极取向对直链烷烃链热导率的影响，（ii）通过扭曲的笨拙缺陷和拉伸行为实现的分子内部无序的影响，以及（iii）几何形状随温度变化的动力学变化引起的修改。前两个方面我们用密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）方法相结合来分析，在后一种情况下我们用非平衡分子动力学（NEMD）。我们的计算表明，由于接触几何形状的变化的声子热导的变化的大小，即笨拙的缺陷一般会降低热导，但它们消失后，拉伸的结，并在高温下的热导结果从平均超过许多结配置，包括烷烃与热激发的笨拙的缺陷。总的来说，我们找到了一个很好的协议之间的DFT-NEGF和NEMD方法为我们的室温调查。这证实了非谐效应在含有4至10个碳原子的烷烃链中不起主要作用。声子的热传输，从而进行弹性和相位相干通过这些短的分子结。
2019-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transient Dynamics in Molecular Junctions: Coherent Bichromophoric Molecular Electron Pumps
考虑了利用单分子结作为电子泵进行能量转换和储存的可能性。有人认为，这些系统的小尺寸，使利用独特的分子内的量子相干性，以泵送电子之间的两个引线，并克服弛豫过程，往往会抑制泵浦效率。特别是，我们证明了一个选择性的瞬态激发的一个发色团在一个双发色团的供体-桥-受体分子结模型产生的电流，转移电荷（电子和空穴）不均匀的两个引线的情况下的偏置电位。提出了在稳态条件下电荷泵送的这种机制的效用。
2010-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal flux-flow regime in long Josephson tunnel junctions
本文研究了长约瑟夫森隧道结中孤子动力学引起的热输运。当孤子沿结流动时，通过施加超导电极以驻留在不同的温度下来建立跨结的热偏置。在这里，我们考虑了偏置电流和外部磁场对器件热演化的影响。在磁通流区，磁激发孤子链在偏置电流的驱动下沿结快速运动。我们探讨了在固定的磁场值下，触发磁通流机制的偏置电流的范围，以及在这种工作模式下的稳态温度分布。我们证明了一个稳定的多峰温度分布，反映了沿结的平均孤子分布。最后，我们还分析了影响孤子动力学的摩擦如何影响系统的热演化。
2019-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Energy repartition in the nonequilibrium steady state
非平衡态热力学中的温度概念是一个突出的理论问题。我们提出了一个能量再分配原理，导致光谱（模式依赖）的温度在稳态非平衡系统。的一般概念，说明了经典海森堡自旋链连接到任意温度分布的朗之万热库的解析解。外部磁场的分量示出本地化自旋波在Wannier-Zeemann时尚，而磁振子相互作用重整化的光谱温度。我们的一般结果适用于其他热力学系统，如牛顿液体，弹性固体，和约瑟夫森结。
2017-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
