Collective Spin Dynamics in the "Coherence Window" for Quantum Nanomagnets
近年来，纳米磁性绝缘体中的自旋相干现象及其观测的可能性引起了人们越来越多的关注。最近的研究表明，在大的横向磁场中，这些系统中声子和核自旋介导的退相干可以存在一个相当窄的“相干窗口”。那么，在这个窗口中，在磁性纳米分子与声子、核自旋池以及它们之间通过偶极-偶极相互作用耦合的晶体中，可以预期什么样的自旋动力学？研究多自旋相关性，我们确定的区域的参数，“相干集群”的集体自旋激发可以出现。虽然在这项工作中使用了两个特定的系统，即$Fe_8$ -三氮杂环壬烷和$Mn_{12}$ -乙酸酯分子的晶体来说明结果，但在这里我们并不试图预测在某些特定系统中集体相干动力学的存在。相反，我们讨论了如何分析偶极偶极耦合纳米分子的任何晶体系统，以决定该系统是否适合于观察相干动力学的尝试。所提出的分析可以在寻找磁系统显示自旋相干现象是有用的。
2005-01-03 cond-mat.mes-hall
Simulated annealing with time-varying strain in a dipole-coupled array of magnetostrictive nanomagnets
在具有面内磁各向异性的紧密间隔的椭圆形纳米磁体的二维排列中，其长轴沿着列对齐，短轴沿着行对齐，偶极耦合将使磁排序沿着列为“铁磁性”，沿着行为“反铁磁性”。噪声和其它扰动可以驱动系统离开该基态配置并且将其钉扎在磁化取向将不遵循该模式的亚稳态中。足够大于热能kT的内能垒将阻止系统离开亚稳态并自发地衰减到基态。如果纳米磁体是磁致伸缩的，则这些势垒可以通过用时变应变对纳米磁体进行全局应变而暂时被侵蚀，这将允许系统在应变被移除之后返回到基态。这是一个多体系统相互作用的模拟退火的硬件仿真。在这里，我们通过实验证明了这一功能。
2019-08-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Large nuclear spin polarization in gate-defined quantum dots using a single-domain nanomagnet
电子-核（超精细）相互作用是固态系统中自旋量子比特的核心。它可以是一个严重的退相干源，但也允许动态访问核自旋态。我们研究了一个双量子点暴露在芯片上的单畴纳米磁体，并表明其不均匀的磁场至关重要地修改复杂的核自旋动力学，使Overhauser场往往补偿外部磁场。这对极化核自旋系综是有益的。我们达到了~ 50%的核自旋极化，无与伦比的横向点，并解释我们的操纵技术，使用一个全面的速率方程模型。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall
Image Processing with Dipole-Coupled Nanomagnets: Noise Suppression and Edge Enhancement Detection
基于硬件的图像处理提供了以软件为中心的方法所没有的速度和便利性。在这里，我们从理论上表明，偶极耦合的椭圆形纳米磁体，划定在压电基板上的二维周期性阵列，可以作为一个特定的图像处理功能的动力学系统。每个纳米磁体都有两个稳定的磁化状态，用于编码像素颜色（黑色或白色）。首先将包含黑白像素的图像转换为电压状态，然后映射到具有磁隧道结（MTJ）的纳米磁体阵列的磁化状态。稍后采用相同的MTJ来读出经处理的像素颜色。纳米磁体之间的偶极相互作用实现了特定的图像处理任务，例如降噪和边缘增强检测。这些功能是通过在压电衬底上施加电压降向纳米磁体施加全局应变来触发的。包含任意数量的黑白像素的图像可以在几纳秒内以非常低的能源成本进行处理。
2016-11-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cs.SY
Modular nanomagnet design for spin qubits confined in a linear chain
本文提出一种模块化U形纳米磁体设计，用于线性链自旋量子比特的电驱动与寻址，通过微磁模拟和实验验证实现强驱动、弱退相干、低串扰及低外磁场运行。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Clock Transition in the Cr$_7$Mn Molecular Nanomagnet
可行的量子位必须具有长的相干时间$T_2$。在分子纳米磁体中，$T_2$通常在低温下受到偶极和超精细相互作用的限制，这通常通过样品稀释、化学工程和合成中的同位素取代来减轻。原子钟跃迁提供了另一种途径，通过降低工作跃迁对场波动的有效敏感性来减少来自环境场的退相干。Cr $_7$ Mn分子纳米磁体是一种异质金属环，具有零场时钟跃迁的特性。对通过共结晶稀释的$_7$-Mn样品的连续波和自旋回波电子自旋共振实验表明，在1.8 K时具有最大$T_2\sim350$ ns的时钟跃迁效应的证据。我们讨论了实验的改进，可能会进一步增加$T_2$。
2018-12-11 cond-mat.mes-hall
Ultra-low-energy computing paradigm using giant spin Hall devices
自旋霍尔效应将电荷电流转换为自旋电流，自旋电流可以施加自旋力矩来切换纳米磁体的磁化。最近，它表明，使用自旋霍尔效应的自旋电流与充电电流的比率可以通过明智地使用面积几何形状超过1，不同于传统的纳米磁体的自旋转移矩开关的情况。这可以使节能手段写入纳米磁体中的信息位。在这里，我们研究了这种自旋霍尔器件的能量耗散。通过求解随机Landau-Lifshitz-Gilbert磁化动力学方程，提出了一种在减小自旋霍尔器件横向尺寸的同时，减小开关延迟及其方差和能量耗散的方法.
2015-06-18 cond-mat.mes-hall
Effect of dipolar interactions on the magnetization of a cubic array of nanomagnets
我们研究了分子间偶极相互作用对5X 5X 4 =100个纳米磁体的立方3D系综的影响，每个纳米磁体具有自旋$S = 5$。我们采用Landau-Lifshitz-Gilbert方程来求解阻尼常数$α$、感应扫描速率、晶格常数$a$、温度$T$和磁各向异性场$H_A$的几个值的磁化$M(B)$曲线。我们发现，$α$越小，产生滞后所需的最大感应就越强。磁滞回线的形状也取决于阻尼常数。我们进一步发现，该系统的磁化和退磁在降低磁场强度与降低扫描速率，导致在较小的磁滞回线。$a$在实际值（1.5 nm - 2.5 nm）内的变化表明偶极相互作用通过控制弛豫过程在磁滞中起重要作用。的$T$依赖性的$α$和$M$提出和讨论方面最近的实验数据纳米磁体。$H_A$增强了平行于各向异性轴的外场的磁滞回线的大小，但减小了垂直外场的磁滞回线的大小。最后，我们再现并测试了二维系统的$M(B)$曲线[M. Kayali和W. Saslow，Phys. Rev. B { \bf 70}，174404（2004）]。我们发现，它的滞回行为仅弱依赖于形状各向异性场和扫描速率，但依赖于偶极相互作用的敏感性。虽然在3D系统中，偶极-偶极相互作用通常会减小磁滞，但在2D系统中，它们会强烈增强磁滞。对于具有${\bm B}||(\hat{\bm x}+\hat{\bm y})$的正方形2D和矩形3D晶格，偶极-偶极相互作用…
2005-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Resonant Acoustic Wave Assisted Spin-Transfer-Torque Switching of Nanomagnets
我们报告的可能性，实现一个数量级的减少能量耗散需要写位在垂直磁隧道结（p-MTJ）通过模拟的磁化动力学下的组合的共振表面声波（r-SAW）和自旋转移矩（STT）。在考虑热噪声的情况下，采用Landau-Lifshitz-Gilbert方程，在宏观自旋假设下，模拟了系统的磁化动力学.磁致伸缩纳米磁体中的共振磁化动力学建立在SAW应用的几十个循环上，其驱动磁化以从垂直方向偏转约45度的锥形旋进。这降低了切换磁化方向所需的STT电流密度，而不会增加STT应用时间或降低在存在室温热噪声的情况下的切换概率。这可以导致实现自旋转移矩随机存取存储器（STTRAM）的能量有效切换的途径，其横向尺寸可以通过采用共振激发而被积极地缩放，尽管使用具有低磁致伸缩的材料。
2019-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau Zener method to study quantum phase interference of Fe8 molecular nanomagnets
我们提出了详细的实验方法的基础上的朗道齐纳模型，允许测量非常小的隧道分裂$Δ$在分子团簇Fe 8。测量是用微型SQUID阵列进行的。观测到的振荡的三角洲作为沿硬各向异性轴施加的磁场的函数解释的拓扑量子干涉的两个隧道路径的相反绕组。M = -S和（S-n）之间的跃迁，其中n为偶数或奇数，揭示了奇偶性（对称性）效应，这类似于半整数自旋预测的隧穿抑制。这一观测结果是磁系统中量子自旋相位（Berry相位）拓扑部分的第一个直接证据。分子间偶极相互作用对测量的隧道分裂$Δ$的影响。
1999-12-07 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic resonance of a two-dimensional array of nanomagnets: Effects of surface anisotropy and dipolar interactions
我们开发了一种分析方法来研究FMR频率偏移由于偶极相互作用和表面效应在二维阵列的纳米磁体与（有效）单轴各向异性沿磁场。为此，我们建立了一个一般的形式主义的基础上的微扰理论，适用于稀释组件，但超越了点偶极子近似，因为它考虑到的纳米元素的大小和形状，除了他们的分离和空间排列。由于纳米元件的形状和尺寸的频率偏移的贡献已经获得在他们的纵横比，他们的分离和晶格几何形状。我们还改变了阵列本身的大小，并将结果与半分析模型进行了比较，并达成了一致，随着阵列大小的增加而改善。我们发现，由于偶极相互作用的铁磁共振的红移减小较小的阵列。表面效应可以引起FMR频率的蓝移或红移，这取决于纳米元件本身的晶体和磁性。特别地，纳米元件组件的一些配置可以导致表面效应和偶极相互作用之间的完全补偿。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dipolar coupling between nanopillar spin valves and magnetic quantum cellular automata arrays
我们实验证明了纳米柱赝自旋阀结构和偶极耦合坡莫合金纳米磁体的线性阵列之间的静磁耦合。使用磁力显微镜，我们研究了自旋阀和阵列的第一个元素之间的相互作用，并提出证据表明，纳米磁体与自旋阀的硬层耦合的两个自旋阀具有明显不同的组合物。我们的研究包括线性阵列内的反铁磁顺序的统计分析，并提供了深入了解这些阵列可以显示的行为范围。这些结果直接关系到磁量子元胞自动机（MQCA）逻辑器件的设计，表明多层器件可以耦合到简单的纳米磁体。重新设计磁阻器件的硬层将使它们作为电子输入操作，这将允许在复杂的电子电路中集成MQCA网络。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall
Coulomb-mediated interactions of charge-transfer excitons in TMD lateral heterostructures
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普大学）；mar.quest—Marburg Center for Quantum Materials and Sustainable Technologies（mar.quest—马尔堡量子材料与可持续技术中心）
通过考虑偶极和量子交换相互作用，研究了TMD横向异质结构中高偶极矩电荷转移激子之间的相互作用，预测了密度相关的能量蓝移，并发现小偶极矩下能量重整化与偶极矩呈二次关系。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall
A Nanomagnetic Voltage-Tunable Correlation Generator between Two Random Bit Streams for Stochastic Computing
随机计算的图形概率电路模型比主流的深度学习模型更强大，但也有更苛刻的要求。例如，它们需要“可编程随机性”，例如，生成两个随机二进制比特流，其中两个流中的对应比特之间的相关量可调。这种系统的电子实现将需要几个组件，在芯片上留下大的足迹并耗散过多的能量。在这里，我们展示了一个优雅的实现只有两个偶极耦合磁隧道结（MTJ），磁致伸缩软层，压电薄膜上制作。两个MTJ的电阻状态（高或低）对两个流中的比特进行编码。第一MTJ经由产生自旋转移力矩和/或电压控制的磁各向异性的电流或电压被驱动到随机电阻状态，而第二MTJ的电阻状态仅由与第一MTJ的偶极耦合确定。偶极耦合的效果可以随着利用局部电压（~ 0.2V）施加到第二MTJ的局部应变而变化，并且这改变了两个MTJ的电阻状态之间的相关性，并且因此改变了两个流中的位之间的相关性（从0%到100%）。该范例可以扩展到任意数量的比特流。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall cs.SY eess.SY
Chemical tuning of quantum spin-electric coupling in molecular nanomagnets
本文通过化学工程在含 Mn(II) 的三角双锥分子中系统调控自旋-电耦合，揭示 C3 对称性下电偶极矩与磁各向异性的关联，为电控分子自旋量子比特设计提供指导。
2024-09-03 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Lateral spatial switching of excitons using vertical electric fields in semiconductor quantum rings
利用路径积分量子蒙特卡罗模拟研究了半导体量子环中激子复合物对垂直电场的响应。垂直施加的场和具有强相关激子复合物的环的压电场的相互作用在环内的两个不同的横向位置之间切换激子。这种控制应通过极化率和偶极测量观察到的，并且，对于双激子，超出正常斯塔克位移的能量位移。
2010-07-22 cond-mat.mes-hall
Dipolar excitonic quantum wires at atomically sharp lateral interfaces
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院卡格浦尔分校）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；NTT Research, Inc.（NTT研究院）
通过原子尖锐横向界面实现1D量子物质，利用异质结构和静电掺杂调控激子特性，开辟了1D激子电路和强关联相的可扩展路径。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall
Quantifying inhomogeneous magnetic fields at the micron scale using Graphene Hall-Effect sensors
本文数值研究石墨烯霍尔传感器对上方偶极子非均匀磁场的响应，表明弹道器件在近距纳米磁强测量中具有更高校正精度和取向选择性，并通过微磁模拟验证其磁滞回线测量优势。
2024-10-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Far-infrared spectra of lateral quantum dot molecules
研究了电子-电子相互作用和限制势对横向量子点分子远红外磁光吸收谱的影响。计算了三种不同量子点分子限制势下的远红外光谱。我们对两个相互作用的电子采用精确对角化技术，并利用微扰理论计算了两体能级间的偶极跃迁。我们的结论是，双电子FIR光谱直接反映了限制势的对称性和相互作用引起的光谱只有很小的位移。这些预测可以在非抛物量子点的实验中通过改变受限电子的数量来检验。我们还计算了FIR光谱多达6个非相互作用的电子，并观察到一些额外的功能，在频谱。
2005-11-23 cond-mat.mes-hall
Quantum coherent spin-electric control in a molecular nanomagnet at clock transitions
在纳米尺度上对自旋的电控制在自旋电子学中提供了显著的架构优势，因为电场可以被限制在比磁场更短的长度尺度上。因此，最近在分子自旋材料中的电场（E-场）灵敏度的演示是诱人的，提高了宏观磁电器件的量子类似物的可行性。然而，到目前为止报道的E-场灵敏度相当弱，引发了如何设计具有更强自旋-电耦合的分子的问题。在这里，我们表明，一个路径是确定一个能量尺度的自旋谱，这是与一个显着的电极化的结构自由度。我们研究了一个分子纳米磁体的例子，其中一个小的结构失真建立时钟跃迁（即跃迁的能量是一阶独立的磁场）的自旋谱;事实上，这种失真与电偶极子使我们能够控制时钟跃迁能量到前所未有的程度。我们展示了量子自旋态的相干电控制，并利用它来独立地操纵晶体晶胞中的两个磁性相同但反转相关的分子。我们的发现为分子自旋在量子技术和自旋电子学中的应用铺平了道路。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Band alignment of two-dimensional lateral heterostructures
最近的实验合成的二维（2D）异质结构打开了一扇门，在定制新的2D器件的电子性能的新的机会。在这里，我们表明，广泛的横向2D异质结构可以有一个突出的优势，比传统的三维（3D）异质结构，因为他们的能带排列是不敏感的界面条件。对于半导体-金属结，它们应分别处于肖特基-莫特极限和半导体结的安德森极限。这种与3D异质结构的根本区别在于，在大距离的渐近极限中，界面偶极子的影响对于2D系统消失。然而，由于偶极场的缓慢衰减和对真空厚度的依赖性，基于第一性原理计算的研究往往不能得出这样的结论。以石墨烯/六边形BN和MoS 2/WS 2横向异质结构为各自的原型，我们表明收敛结宽度可以比3D结的宽度长一个数量级。目前的结果提供了重要的指导，高品质的传输设备，无论是涉及横向二维异质结构。
2016-12-28 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Energy efficient coherent quantum control of nitrogen vacancy (NV) spin with nanoscale magnets
本研究利用纳米磁体产生的微波场对金刚石NV中心进行相干控制，实现高对比度拉比振荡，能效比天线高至少400倍，并展示了通过声功率调控拉比频率，为可扩展量子计算和传感提供新路径。
2024-07-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-chip Dicke-type magnon polaritons in the ultrastrong coupling regime via spatially separated nanomagnets
Kyoto University（京都大学）；Center for Spintronics Research Network, Institute for Chemical Research, Kyoto University（京都大学化学研究所在旋电子学研究网络中心）；Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften（巴伐利亚科学院瓦尔特-迈斯纳研究所）；Technical University of Munich, TUM School of Natural Sciences, Physics Department（慕尼黑工业大学自然科学学院物理系）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
本文通过超磁偶极相互作用实现芯片上Dicke型系统，产生磁极化子并抑制自激发项，验证了Bloch-Siegert位移，为探索量子集体耦合物理和集成量子设备开辟了新途径。
2026-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Few-electron artificial molecules formed by laterally coupled quantum rings
我们研究了在横向耦合双半导体纳米环中由一个、两个和三个电子系统形成的人工分子态。的interring隧道和电子-电子相互作用的相互作用的描述和其后果的磁化和充电性能的系统被确定。结果表明，双环结构所产生的磁偶极矩和系统的化学势都是外磁场的函数，它们强烈地依赖于电子数和环间势垒厚度.磁化强度和化学势都在磁场处表现出尖点，诱导基态宇称和/或自旋变换。对称变换讨论了各种隧道耦合强度：从环耦合静电的限制合并环。我们发现，在不同半径的环的基态中，磁场将电子电荷从一个环转移到另一个环。计算进行与配置相互作用方法的基础上的高斯函数的方法集中在一个矩形阵列的点覆盖所研究的结构。电子-电子关联也进行了讨论。
2008-10-01 cond-mat.mes-hall
Multistability and spin diffusion enhanced lifetimes in dynamic nuclear polarization in a double quantum dot
控制量子点中的核自旋对于探索量子点的多体动力学和开发量子点的量子信息处理前景至关重要。我们提出了一个独特的组合动态核自旋极化和电偶极子诱导自旋共振的静电定义的双量子点（DQD）暴露在两个芯片上的纳米磁体的强烈不均匀的领域。我们的实验提供了对核自旋极化分布的直接和无与伦比的访问，并使我们能够建立和表征多个固定点。此外，我们证明了极化的DQD环境的核自旋扩散显着稳定的DQD内的核自旋。
2015-10-05 cond-mat.mes-hall
Pushing down the lateral dimension of single and coupled magnetic dots to the nanometric scale: characteristics and evolution of the spin-wave eigenmodes
单层或多层的平面磁性纳米元件被用于各种当前或即将到来的自旋电子和/或ICT器件中，例如读取头、磁性存储器单元、自旋扭矩纳米振荡器、纳米磁性逻辑电路、磁振子晶体和人工自旋冰。在过去的十年中，基本磁性成分的横向尺寸已经被压缩到几十纳米，但它们仍然比组成材料的交换相关长度大一个数量级。这意味着自旋波本征模的频谱，发生在GHz范围内，是相对复杂的，不能在一个简单的宏观自旋近似描述。另一方面，需要详细了解动态谱来理解或预测器件的关键特性。通过这篇重点综述，我们旨在分析和合理化磁性纳米点的本征模谱的特征，特别注意以下关键点：（i）考虑和比较平面内和平面外磁化方向的情况，以及单层和多层点的情况，以证明相似性和差异性，并建议统一命名和标签制度;（ii）强调当磁点的横向尺寸从几百纳米压缩到几十纳米时光谱的演变，如在当前设备中，重点讨论了面内磁化点的软模的出现和基模空间局域化的变化;（iii）将分析从孤立单元扩展到点的孪生，以及偶极相互作用点的密集阵列，显示单个单元特有的离散本征模如何在通过阵列传播的自旋波的有限宽度频带中变换。
2019-08-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Coupling-dependent antiferromagnetic-ferromagnetic ordering in a pinwheel artificial spin ice
本研究探讨了方形晶格人工自旋冰中磁性元件旋转至“pinwheel”构型时反铁磁到铁磁长程有序的转变，通过同步辐射X射线谱显微技术实验和哑铃偶极模型模拟，揭示了转变角度的耦合依赖性，解决了理论与实验间的差异。
2025-09-15 cond-mat.mes-hall
Lateral Exchange Bias for Néel-Vector Control in Atomically Thin Antiferromagnets
针对原子级薄反铁磁体中Néel矢量难以局部确定性操控的问题，提出横向交换偏置（LEB）范式，通过层阶CrSBr样品的单晶对准及磁场操控奇数层磁化，实现双层CrSBr磁畴与畴壁的非易失性操控，为反铁磁序的原子级控制提供新机制。
2025-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
External-Field-Free Spin Hall Switching of Perpendicular Magnetic Nanopillar with a Dipole-Coupled Composite Structure
自旋霍尔效应（SHE）引起的垂直磁化反转由于其导致低功率存储器和逻辑器件的潜力而吸引了显著的兴趣。然而，开关需要辅助的面内磁场，这阻碍了其实际应用。在这里，我们介绍了一种新的方法，通过利用从相邻的面内磁性层产生的局部偶极场的垂直纳米磁体的外部场自由自旋霍尔开关。在没有任何外部磁场的情况下，实验证明了在偶极耦合复合堆叠中垂直CoFeB纳米柱的鲁棒开关，与微磁模拟的结果一致。在复合结构的纳米柱器件中获得了约135 Oe的面内补偿场和约45 Oe /107 Acm-2的面外环位移。通过进行微磁模拟，我们证实了复合无外场开关策略也可以适用于10 × 10 nm 2的圆柱。与其他提出的垂直磁化的无外场自旋霍尔开关方法相比，偶极耦合复合结构与广泛的自旋霍尔系统和垂直磁性隧道结兼容，为实际的基于SHE的MRAM和逻辑铺平了道路。应用。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scattering of the near field of an electric dipole by a single-wall carbon nanotube
使用碳纳米管作为光学探针扫描近场光学显微镜需要了解他们的近场响应。作为在这个方向上的第一步，我们研究了碳纳米管尖端相对于代表基本检测对象的理想电偶极子的横向分辨率。建立了单壁碳纳米管（SWNT）外任意取向电偶极子电磁场作用下表面电流密度的第一类Fredholm积分方程.单壁碳纳米管对源电偶极子近场的响应可以分为两种类型，因为表面波传播发生在（i）低于~ 200-250 THz的频率下的低阻尼和（ii）较高频率下的高阻尼。源电偶极子和单壁碳纳米管之间的相互作用严重依赖于它们的相对位置和相对取向，并显示在低频制度的单壁碳纳米管的几何共振的证据。当单壁碳纳米管的弛豫时间足够低时，这些共振消失。当源电偶极子放置在单壁碳纳米管的边缘附近时，远场辐射强度远高于放置在单壁碳纳米管的质心处。在散射型扫描近场光学显微镜中使用单壁碳纳米管尖端可以提供小于~ 20 nm的分辨率。此外，我们的研究表明，单壁碳纳米管和纳米偶极子源之间的相对取向和距离可以检测。
2010-03-24 cond-mat.mes-hall
Magnetic field driven dynamics in twisted bilayer artificial spin ice at superlattice angles
本文通过哑铃近似数值模拟研究双层人工自旋冰在层间旋转和间距变化下的磁化动力学，发现特殊超晶格角度可诱导不寻常磁有序。
2022-08-03 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque driven chiral magnetization reversal in ultrathin nanostructures
我们表明，自旋-轨道力矩诱导的磁化翻转在纳米磁体呈现Dzyaloshinskiii-Moriya（Dzyaloshinskiii-Moriya）相互作用是由在边缘的手性域成核。形核是由外加面内磁场和畴壁扩展引起的。我们的微磁模拟表明，直流开关电流可以被定义为边缘成核电流，它强烈地减少与振幅的增加的双稳。这种描述使我们能够建立一个简单的分析模型，定量预测开关电流。我们发现，域成核发生下降到15 nm的横向尺寸，定义的长度尺度的反转机制，超过该反转机制接近宏观自旋行为。开关是确定性的和双极性的。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zero-field magnetization reversal of two-body Stoner particles with dipolar interaction
纳米磁性最近引起了爆炸性的关注，特别是因为在信息产业中的巨大潜在应用，例如新的硬盘技术，赛道存储器[1]和逻辑器件[2]。最近的技术进步[3]允许制造单畴磁性纳米颗粒（Stoner颗粒），其磁化动力学已经在实验和理论上被广泛研究，涉及磁场[4-9]和/或通过自旋极化电流[10-20]。从工业的角度来看，重要的问题包括降低临界开关场$H_c$，以及实现短的反转时间。在这里，我们预测一个新的技术前景：$H_c$可以显着降低（包括$H_c=0$）通过适当的工程偶极-偶极相互作用（DDI）在两个同步的斯通纳粒子的系统。在这里，在修改的Stoner-Wohlfarth（SW）限制，上述两个目标都可以实现。实验的可行性，实现我们的建议，说明了钴纳米粒子的例子。
2010-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density Enhanced Diffusion of Dipolar Excitons within a One-Dimensional Channel
我们实验研究了偶极激子在二维和一维耦合量子阱中的横向扩散。在2D中，激子膨胀服从非线性时间动力学，由于在高激子密度的排斥偶极压力，根据最近的报道。相比之下，所观察到的1D膨胀行为线性的时间，即使在高激子密度。相应的一维扩散系数远远超过二维扩散系数，并与激子密度呈线性关系。我们将这一发现归因于偶极激子对量子阱无序的屏蔽作用。
2009-01-30 cond-mat.mes-hall
Electrically switchable one-dimensional quadrupolar excitons in lateral double heterojunctions
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Graduate School of Chemical Sciences and Engineering, Hokkaido University（北海道大学化学理工学研究科）
研究WS2-MoS2-WS2横向双异质结中的一维四极激子，通过电场实现从四极态到偶极态的连续转换，并揭示了条带宽度对耦合的几何调控作用。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Josephson oscillations between exciton condensates in electrostatic traps
技术进步允许耦合量子阱中冷偶极激子的可调横向限制。本文从理论上研究了两个被弱连接隔开的陷阱中激子凝聚之间的约瑟夫森效应。激子超电流的流动是由陷阱之间的偶极能量差驱动的。在对两个陷阱分别发射的光子的时间相关进行系综平均后，可以观察到约瑟夫森振荡。条纹的可见度由陷阱耦合控制，并且对量子和热波动具有鲁棒性。
2009-07-28 cond-mat.mes-hall
1D Interface-Induced Real-Space Berry Curvature Gradient Encoded in SpinValley-Coupled Nonlinear Photocurrent in Lateral Heterostructure
Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院哈格普尔分校）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本研究在单层横向异质结构中观察到由一维界面诱导的贝里曲率偶极子驱动的自旋-谷耦合圆光生伏特效应，为谷电子学提供了新平台。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large, tunable valley splitting and single-spin relaxation mechanisms in a Si/Si$_x$Ge$_{1-x}$ quantum dot
谷分裂是硅基自旋量子比特的一个关键特性。据报道，Si/SiGe异质结构中的量子点遭受相对低的谷分裂，限制了这种量子位器件的操作温度和可扩展性。在这里，我们证明了一个强大的和大的谷分裂超过200 $μ$ eV的栅极定义的单个量子点，托管在分子束外延生长的$^{28}$ Si/SiGe。谷分裂是单调和可再现地可调高达15%的栅极电压，源于6 nm的横向位移的量子点。我们观察到静态自旋弛豫时间$T_1>1$ s在低磁场在我们的设备包含一个集成的纳米磁体。在较高的磁场下，$T_1$受到谷热点和声子噪声耦合到本征和人工自旋轨道耦合的限制，包括声子共振。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Fluctuation-induced Hall-like lateral forces in a chiral-gain environment
Instituto Superior Técnico–University of Lisbon and Instituto de Telecomunicações（里斯本高等理工学院与电信研究所）；The Blackett Laboratory, Imperial College London（帝国理工学院布莱克特实验室）；RIKEN Centre for Advanced Photonics（理化学研究所先进光子学中心）
研究揭示了手性增益环境中真空涨落诱导的Hall-like横向力机制，通过量子几何与波动相互作用实现纳米尺度控制的新途径。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Landauer resistivity dipole at one dimensional defect revealed via near-field photocurrent nanoscopy
本研究利用近场光电流纳米术的纳米级分辨率，表征单层-双层石墨烯界面这一一维缺陷处的Landauer电阻率偶极子，验证了其与载流子浓度的关联，为研究隐藏界面局域耗散提供了非侵入式方法。
2025-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Relaxation in quantum dots due to evanescent-wave Johnson noise from a metallic backgate
本文研究了横向耦合双量子点（单量子点）中电荷（自旋）量子比特在倏逝波约翰逊噪声（EWJN）作用下的退相干。在金属栅极附近的高密度的倏逝模导致能量弛豫和被捕获在量子点中的电子的相位相干性损失。我们推导出的电荷和自旋量子位在各种点的几何形状的能量弛豫率的表达式，和EWJN被证明是一个主要的来源，在低磁场自旋量子位的退相干。这一领域的先前研究将电荷或自旋量子比特近似为点偶极。以这种方式忽略量子点的有限尺寸会导致当量子位接近金属时弛豫速率的虚假发散。我们的方法超越了偶极近似，并通过考虑量子点的有限尺寸来补救这种非物理的分歧。此外，我们推导出EWJN的增强发生在薄金属膜外，相对于周围的导电半空间的字段。
2013-01-24 cond-mat.mes-hall
Electronic Coherence Control in a Charged Quantum Dot
最小化由于量子系统与其波动环境的耦合而引起的退相干是量子信息科学和光子学研究的前沿。然而，大自然设定了最终的极限，由系统与电磁场耦合的强度给出。在这里，我们建立了电子控制这种耦合和$\textit{enhance}$的相干时间的量子点激子状态的能力。通过外加横向电场控制电子和空穴的波函数，实现了对光子波导中量子点的正激子跃迁（电子与两个空穴的库仑束缚）的相干控制.随着电场增加到15 kV cm $^{-1}$，相干时间从$\sim1.4$ ns增加到$\sim2.7$ ns。数值计算表明，较长的相干性产生的电荷载流子的分离高达$\sim6$ nm，这导致一个$30\%$较弱的跃迁偶极矩。静电控制相干时间和跃迁偶极矩的能力为量子通信和远距离量子比特之间的新型耦合方案开辟了新的途径。
2015-10-19 cond-mat.mes-hall
Topological-Insulator Nanocylinders
由三维拓扑绝缘体（3DTI）构成的纳米结构，如量子点或纳米颗粒，近年来吸引了越来越多的关注，特别是它们的光学性质。本文计算了有限高L和半径R的3DTI纳米柱的能谱、表面态和偶极矩阵元。我们首先推导出一个有效的二维哈密顿利用圆柱对称的问题。我们开发了两种方法：第一种是一个精确的数值紧束缚模型通过离散的哈密顿量。第二个，这使我们能够获得分析结果，是一个近似模型的基础上的大R展开和有效的边界条件，以考虑有限的高度的纳米柱。我们发现，这两个模型之间的协议，就本征能量和本征函数而言，是优秀的角动量的纵向分量的最低绝对值。最后，我们推导出的偶极子矩阵元素的解析表达式，首先考虑单独的侧表面和单独的基地，然后为整个nanocylinder。特别是，我们专注于两个限制的情况下，高和蹲nanocylinders。后一种情况下进行了比较，发现一个很好的协议的数值结果。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall
Emission dipole orientation reveals dynamic single-molecule interactions with 2D crystals at solvent interfaces
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本文提出高通量偏振单分子定位显微镜，同时以纳米精度解析单荧光分子的位置和发射偶极取向，揭示了室温下六方氮化硼与有机溶剂界面处分子相互作用动力学。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Laser-Induced Magnetic Nanostructures with Tunable Topological Properties
我们报告的创建和真实空间观察的磁性结构，定义明确的拓扑性质和横向尺寸低至约150 nm。它们是由超短单脉冲激光在薄亚铁磁薄膜中产生的。由于它们的拓扑性质，这种结构可以被分类为不需要外部施加磁场来稳定的特定类型的Skyrmions。除了Skyrmions，我们能够生成具有拓扑特征的磁性特征，这些特征可以通过改变激光能量密度来调节。这些特征的稳定性是由基于交换和磁偶极-偶极相互作用之间的相互作用的分析模型来解释的
2013-04-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Room-temperature transverse-electric polarized intersubband electroluminescence from InAs/AlInAs quantum dashes
报道了室温下InAs/AlInAs量子级联结构的横向电致发光。发射归因于沿着虚线的最短横向尺寸限制的电场，如通过其在专用样品上的吸收测量和电致发光本身中对晶体取向的依赖所证实的。从吸收，我们估计所观察到的过渡<x>=1.7 nm的偶极矩。电致发光的峰值在110 meV左右，并随外加偏压而增加。它的温度依赖性表明，在较高的温度下，光学声子发射的限制下降。
2012-09-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tuning terahertz transitions in a double-gated quantum ring
我们从理论上研究了由两个静电横向门控制的半导体量子环的光学功能，该静电横向门用于沿环诱导双量子阱。阱参数和相应的能级间距，位于太赫兹范围内，是高度敏感的栅极电压。我们的分析表明，层间偶极跃迁的选择规则，所造成的线极化激发，依赖于相对于门的极化角。与传统的对称双阱势的显著不同之处在于，环形几何结构允许基态和第二激发态之间的偏振相关跃迁，从而允许在三能级激光方案中使用这种结构。
2017-10-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Single and Few-Particle States in Core-Shell Nanowire Quantum Dots
研究了核壳结构纳米线量子点中单个粒子和少个粒子的电子性质。通过组态相互作用（CI）的计算，我们特别阐明了单粒子轨道的对称性（C3 v或D2 d）是如何通过抑制自旋翻转过程来增强激子-光子波函数的相位相干性的。详细计算了应变诱导势对NWQD的对称性、本征振子强度和电子-空穴偶极的影响。基于单粒子色散和k空间中的轨道扩展定义了轨道相关的动能。结果表明，该动能和应变诱导势之间发生的交换是负责轨道扭曲，从而不同的直接和相关项的能量重排。已经检查了各种结构，以详细说明NWQD的尺寸和取向以及轴向和横向对称性的影响。我们的多体计算表明，结合能的S-壳层几个粒子共振XX 0和trions被抑制时，轴向和横向本地化变得可比。然后施加外部微扰可以重整化结合能，实现从反结合到结合状态或相反的转变。在这方面，我们特别表明，动能的单粒子，从而相关的复合物，暴露于一个电场保持相对不受影响，直接库仑项之间的相互作用重新排序的多激子共振。亚微-eV精细结构分裂以及可调谐的XX 0结合能提供了NWQD，有望在常规和时间重排方案中产生纠缠光子。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Excitation spectra, spin structures, and entanglement characteristics of four-electron double-quantum-dot artificial molecules
利用精确对角化（EXD）方法研究了横向双量子点中四电子系统的能谱、自旋组态和纠缠特性随量子点间距、外加磁场和电子间排斥强度的变化.与圆形单量子点相比，发现了明显不同的量子行为。作为磁场的函数，能谱呈现出由六个状态组成的低能带，其中数字六是四个电子的总自旋守恒和随之而来的自旋简并的结果。这六个状态似乎在磁场的单个值处交叉，随着点间距离的增大，交叉点变得更尖锐。随着库仑排斥强度的增加，六个态趋于退化，并且明确定义的能隙将它们与较高能量的激发态分开。低能带的出现是维格纳超分子形成的结果，四个电子（每个点两个）被定域在一个矩形的顶点。利用自旋分辨的对关联函数，可以将EXD多体波函数映射到与四个定域电子相关的自旋函数上。类比与纳米磁体，如有限海森堡集群，进行了讨论。确定相关自旋函数的能力使有关四电子系统纠缠特性的研究成为可能。特别是，维格纳超分子的形成产生了属于量子信息文献中称为N-量子位迪克态的强纠缠态的EXD解。
2009-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.atom-ph
Field-induced antiferromagnetic correlations in a nanopatterned van der Waals ferromagnet: a potential artificial spin ice
本研究通过纳米图案化CrGeTe3范德华铁磁体网格，发现其岛间存在可调反铁磁关联，可通过间距调控偶极相互作用实现磁态转变，为人工自旋冰及新型强关联自旋构型研究提供新平台。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
