Bridging the gap between atomistic and macroscopic models of homogeneous nucleation
成核的宏观理论，如经典成核理论，设想在体亚稳相内部形成体稳定相的簇。分子动力学模拟通过捕捉所有原子的微观构型，经常被用来阐明成核机制。在这封信中，我们介绍了一个热力学模型，连接宏观理论和原子尺度的模拟，从而提供了一个简单而优雅的框架来测试经典成核理论的局限性。
2016-12-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Microscopic electronic configurations after ultrafast magnetization dynamics
我们提供了一个模型，用于预测铁磁性Fe的电子和磁性配置后，超快的磁化强度下降或增加。该模型是基于良好的接地假设，超快磁化变化后，系统达到部分热平衡。用统计学的方法可以证明，在磁化强度降低或增加的情况下，磁结构是不同的。预测的磁性配置，然后用于计算在3 p（M）的吸收边，这可以与实验T-MOKE数据中观察到的变化的介电响应。理论和实验之间良好的定性一致性为磁化强度的超快增加的存在提供了实质性的支持，这在过去几年中一直存在激烈的争论。
2015-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Calculating temperature-dependent properties of Nd$_2$Fe$_{14}$B permanent magnets by atomistic spin model simulations
Nd-$_2$-Fe-$_{14}$-B永磁体随温度变化的磁性能，即，饱和磁化强度$M_\text{s}(T)$、有效磁各向异性常数$K_i^\text{eff}(T)$（$i=1,2,3$）、畴壁宽度$δ_w(T)$和交换刚度常数$A_\text{e}(T)$通过使用\textit{ab-initio}通知的原子自旋模型模拟来计算。利用Fe $-$ Fe和Fe $-$ Nd原子对的Heisenberg交换、Fe原子的单轴各向异性和Nd离子的晶体场能量，构造了Nd $_2$ Fe $_{14}$ B的原子自旋模型哈密顿量。在应用温度重标度策略后，我们表明计算的居里温度，自旋重取向现象，$M_\text{s}(T)$，$δ_w(T)$，和$K_i^\text{eff}(T)$与实验结果吻合良好。$A_\text{e}(T)$是通过映射原子磁矩的宏观磁化的磁畴壁轮廓的一般连续描述估计。发现随着温度的升高，$A_\text{e}$比$K_1^\text{eff}$降低得更慢，并且近似地与归一化磁化成比例为$A_\text{e}(T) \sim m^{1.2}$。这项工作挑起的\textit{ab-initio}计算和Nd-Fe-B永磁体的温度相关的微磁模拟之间的规模桥梁。
2019-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Rate and state friction law as derived from atomistic processes at asperities
一个理论帐户的微观基础的速率和状态相关的摩擦（RSF）法。RSF定律定量地描述了岩石摩擦，因此它通常用于模拟地震和相关现象。但RSF定律是经验性的，理论基础还不是很清楚。在这里，我们推导出RSF法律从本构关系的粗糙，并给出原子表达式的经验RSF参数。特别是，我们表明，长度常数和状态变量的0加权幂平均值的相应的微观量：线性尺寸和接触时间的每个凹凸。其结果是，演化规律的状态变量可以得到系统。我们证明，可以推导出的老化和滑移定律，并澄清这两个主要的演变规律背后的近似。此外，长度常数的标度性质的分形分布的凸体澄清。
2015-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Nonlinear microscopic relaxation of uniform magnetization precession
分析了非线性磁化激励的动态弛豫过程。对于直接过程，如磁振子-电子散射和双磁振子散射，弛豫速率是从线性的情况下，简单地通过利用非线性激励的磁化振荡频率来确定。对于间接过程，如缓慢弛豫杂质，分析给出了一个额外的弛豫项成比例的激发水平。在所有情况下，与Landau-Lifshitz-Gilbert阻尼相比，有效磁化阻尼增加。
2002-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic spin dynamics with quantum colored noise
本文在Vampire软件包中实现基于量子恒温器和有色噪声的量子修正原子自旋动力学，显著提升了低温下镍和钆磁化曲线的预测精度。
2025-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Microscopic origin of the adiabatic change of magnetization in molecular magnets
本文用分子磁体V15的微观模型研究了在含时磁场中磁化强度绝热变化的机制。的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，最合理的源的能级排斥，导致绝热变化的磁化，的影响进行了详细研究。我们发现，从这种相互作用产生的能级排斥表现出很强的依赖于所施加的磁场的方向。我们还讨论了分子Mn 12-醋酸盐的磁各向异性的作用。
2003-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic origins of inertial magnetization dynamics
Department of Physics, University of Arizona（亚利桑那大学物理系）
利用非马尔可夫量子主方程，揭示惯性磁化动力学源于与晶格光学声子的相干相互作用，为太赫兹频率下超快自旋动力学调控开辟新途径。
2026-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Models of Amorphous Metal-Organic Frameworks
人们对金属有机骨架（MOFs）和多孔配位聚合物的非晶态越来越感兴趣，它们可以通过压力诱导的非晶化、温度诱导的非晶化、熔融淬火、球磨、辐照等来制备。它们可以表现出有用的物理和化学性质，不同于在晶态下可实现的那些，以及更容易加工，以及优于晶体和粉末的固有优点，例如高透明度和机械坚固性。然而，这些无定形状态是特别具有挑战性的特征，并在微观尺度上的框架结构的确定是困难的，只有间接的结构信息可从衍射实验。在这个角度来看，我们审查和比较现有的方法可用于确定的微观模型的无定形MOFs，基于实验数据和模拟方法。特别是，我们提出的原子模型，可以使用反向蒙特卡罗（RMC）方法，连续随机网络（CRN），经典和\emph{ab initio}分子动力学，反应力场，和模拟组装/聚合算法。
2022-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic studies of thin film growth
本文综述了近年来用于薄膜生长和形貌演化原子学研究的一些技术。特别注意的是一个新的动力学蒙特卡罗技术，其中使用独特的标签计划的环境中的扩散实体允许开发一个封闭的数据库的49个单原子扩散过程的外围运动。用可靠的多体原子间相互作用势计算了激活能垒和扩散路径。应用该技术的二维Cu团簇在Cu（111）上的扩散显示出有趣的趋势，扩散速率和微观机制的频率，负责团簇的运动，作为团簇大小和温度的函数。的结果进行了比较，从又一种新的动力学蒙特卡罗技术，其中一个开放的数据库的微观过程的能量和扩散路径不断更新所需的。与实验数据进行了比较。
2005-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulation of light-induced changes in hydrogenated amorphous silicon
我们采用从头算分子动力学方法模拟氢化非晶硅对光照的响应（Staebler-Wronski效应）。我们获得了更好的微观理解的PV操作，计算H原子的运动，和模式的光致降解的photopolics。澄清了现有的aSi：H光致变化模型，说明了Branz 3的氢碰撞模型基本正确。
2005-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Bridging atomistic spin dynamics methods and phenomenological models of single pulse ultrafast switching in ferrimagnets
我们弥合了一个重要的知识差距的理解全光超快开关的亚铁磁体，即原子自旋动力学方法和宏观唯象模型之间的联系。全光开关的磁化发生后，一个单一的飞秒激光脉冲的应用程序，以特定的亚铁磁性化合物。这种强激发使所涉及的自由度、电子、晶格和自旋彼此之间失去平衡。原子自旋模型定量描述了在广泛的实验条件下的全光开关，而未能提供一个简单的切换过程的图片。唯象模型能够定性地描述开关过程的动力学。然而，缺乏一个统一的理论框架来描述元素特定的自旋动力学作为原子自旋模型与唯象的简单性。在这里，我们弥合这一差距，并提出了一个元素特定的宏观自旋动力学模型，它完全符合原子自旋动力学模拟和对称性的唯象模型的考虑。
2022-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation climb models from atomistic scheme to dislocation dynamics
我们从原子尺度上的随机模型出发，通过尺度放大，建立了空位辅助位错攀移的介观位错动力学模型。我们的模型纳入微观机制（i）体扩散的空缺，（ii）体和位错核心之间的空缺交换动力学，（iii）沿位错核心的空缺管扩散，和（iv）空缺的附着-脱离动力学在慢跑导致运动的慢跑。我们的介观模型由空位体扩散方程和位错攀移速度公式组成。位错上的管道扩散和慢跑结构的影响被纳入了罗宾边界条件附近的位错的体扩散方程和一个新的贡献，由于空位管扩散驱动的应力沿位错的变化在位错的攀移速度。我们的攀登公式是能够定量地描述平移的棱柱环在低温时，体扩散可以忽略不计。利用这个新的提法，我们推导出解析公式的直刃位错和棱柱形的圆形回路的爬升速度。我们的位错攀移公式可以实现在位错动力学模拟，将所有上述四个微观机制的位错攀移。
2016-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Constrained dynamics of localized excitations causes a non-equilibrium phase transition in an atomistic model of glass formers
动力学促进理论假设短程动力学约束是过冷液体的本质特征，并从动力学约束模型的研究中得出许多结论。虽然看似简单，但这些模型预测了在许多结构弛豫时间内与其初始状态保持高度重叠的轨迹的存在。我们使用分子动力学模拟结合在轨迹空间中的重要性采样，通过计数长寿命粒子位移来测试这一预测。对于观察时间长于结构弛豫时间的指数尾出现在这个数字的概率分布。向低迁移率重新加权轨迹对应于到非活性相的相变。虽然这两个阶段的动态有很大的不同，但结构措施只显示出轻微的差异。我们讨论了动态序参量的选择，并对有效动态约束的微观起源给出了一种可能的解释。
2012-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Diffusive Atomistic Dynamics of Edge Dislocations in Two Dimensions
在连续场论的相场晶体（PFC）模型框架内，在扩散时间尺度上研究了滑移、攀移和湮灭的位错基本过程。研究了二维六方点阵中单刃位错在剪应变和压应变作用下的滑移和攀移。结果表明，这些过程的自然特征的再现没有任何明确的考虑弹性理论或特设建设的微观Peierls潜力。特别注意的是支付给Peierls障碍位错滑移/攀爬和随后的动态行为的应变速率，温度和位错密度的函数。结果表明，动力学是准确地描述了简单的粘性运动方程的过阻尼质点，位错迁移率是唯一的可调参数。给出了两刃型位错湮灭的临界距离与分离角的关系。
2005-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Microscopic Phase-Field Modeling
针对相场模型受特设性限制、无法实现大规模非平衡过程第一性原理预测的问题，提出基于原子信息自底向上构建介观相场模型的框架，通过分子粗粒化与稀有事件增强采样构建自由能泛函，在冰成核动力学上实现近10^8倍时空尺度提升，弥合微观模拟与场论模型差距。
2025-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Improving the Functional Control of Aged Ferroelectrics using Insights from Atomistic Modelling
我们提供了一个基本的洞察衰老过程的微观机制。使用大规模的分子动力学模拟的原型铁电材料PbTiO 3，我们表明，实验观察到的老化现象可以再现从内在的相互作用的缺陷偶极子相关的掺杂剂空位联营公司，即使在没有外在的影响。我们表明，掺杂剂浓度的变化修改材料的滞后响应。我们确定了一种通用的方法来减少损耗和调整廉价陶瓷的机电性能，以实现高效的技术。
2017-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Closing the gap between atomic-scale lattice deformations and continuum elasticity
晶格变形可以在微观上通过明确说明原子的位置来描述，或者在宏观上通过连续弹性来描述。在这项工作中，我们报告的连续弹性场的描述来自晶体结构的原子表示，也包括典型的微观尺度的功能。应变分量的解析表达式从表示周期性晶格位置的傅立叶模式的复振幅获得，其通常可以由原子建模或实验提供。这些振幅的大小和相位，连同应变的连续描述，能够表征晶体旋转、晶格变形和位错。此外，结合所谓的相位场晶体模型的振幅扩展，他们提供了一个合适的工具，微观到宏观尺度的桥梁。这项研究使深入分析弹性效应的宏观和中尺度系统，同时考虑到微观细节。
2019-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Calculation of Spin Torques and Forces
自旋力矩，即传导电子对磁化动力学的影响，在微观上计算在一阶空间梯度和磁化的时间导数。特别注意的是所谓的β项和吉尔伯特阻尼，α，在电子的自旋弛豫过程的存在下，这是由淬灭的磁性杂质建模。两种类型的力，电/自旋电流施加在磁化的基础上确定的一般公式有关的力的扭矩。
2006-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau-Lifshitz-Bloch equation for exchange coupled grains
热辅助记录是一种很有前途的技术，可以进一步提高硬盘的存储密度。讨论了具有梯度居里温度的多层记录颗粒，以进一步辅助写入过程。描述正确的磁化动力学的这些颗粒，从室温到远高于居里点，在写过程中，需要计算的比特错误率。我们提出了一个粗粒度的方法的基础上的Landau-Lifshitz-Bloch（LLB）方程模型交换耦合颗粒与低计算量。所需的温度依赖性的材料特性，如零场平衡磁化以及平行和正常的磁化率得到原子的Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）模拟。每个晶粒用一个磁化矢量来描述。为了模拟颗粒间的原子交换相互作用，提出了粗粒化方法中交换场的特殊处理。
2014-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ultra-fast spin dynamics: the effect of colored noise
最近的实验结果已经将磁化动力学的极限推到了皮秒和飞秒的时间尺度。这种超快的自旋动力学发生在强而快速变化的磁场和高温的极端条件下。这种情况需要新的磁化动力学的描述，即使在原子朗道-Lifshitz-吉尔伯特方程的唯象水平上，考虑到电子系统的相关时间可以是反特征自旋频率的顺序。在这种情况下，我们介绍了基于Landau-Lifshitz-Miyasaki-Seki方程的自旋动力学的唯象正确的方法。研究了噪声关联时间对纵向和横向磁化弛豫的影响。我们还展示了噪声相关时间对不同材料在激光诱导动力学过程中的退磁速率的影响。
2008-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Microscopic origin of magnetization reversal in exchange-coupled ferro-/ferrimagnetic bilayers
在这项研究中，交换耦合双层系统，由亚铁磁性TbFeCo合金层和铁磁性[Co/Ni/Pt]N多层膜，磁反转过程进行了研究。特别是，未成年人的循环研究，探测仅仅是较软的铁磁层的反转特性，揭示了两个不同的反转机制，这强烈依赖于铁磁层的厚度。对于厚层，观察到宏观小回路的不可逆切换。这个反转过程的微观起源进行了详细研究，通过高分辨率磁力显微镜，显示反转是由面内畴壁传播通过铁磁层触发。相比之下，薄铁磁层显示出无磁致伸缩的反转，这是成核主导的，由于晶粒间的Co/Ni/Pt多层膜的磁各向异性的变化和与硬磁TbFeCo层的不均匀交换耦合，如微磁模拟所证实的。
2020-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetics of ferromagnetic/antiferromagnetic nanocomposite materials. Part I: Towards the mesoscopic approach
本文提出一种用于铁磁/反铁磁两相材料的介观微磁模拟方法，由原子模型推导材料参数，并通过 Heusler 合金验证其纳米尺度有效性。
2023-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast magnetization dynamics in pure and doped Heusler and inverse Heusler alloys
采用基于第一性原理密度泛函理论和原子自旋动力学的多尺度方法，研究了一种反Heusler和一种Heusler化合物及其合金的电子结构和磁化动力学. e. Mn $_{2-x}Z_x$ CoAl和Mn $_{2-x}Z_x$ VAl，其中$Z$分别= Mo、W、Os和Ru。Mn $_{2}$ CoAl和Mn $_{2}$ VAl Heusler合金的亚铁磁有序的签名反映在计算的海森堡交换常数。它们随原子间距离的变化非常迅速，并且具有短的射程，这是少数自旋带中有限能隙存在的结果。计算的吉尔伯特阻尼参数Mn $_2$ CoAl和Mn $_2$ VAl是高的相比，其他半金属，但有趣的是，在特定的情况下，反Mn $_{2}$ CoAl合金和由于自旋无隙半导体性质，阻尼参数随掺杂浓度明显矛盾的一般趋势。原子自旋动力学模拟预测超快磁化开关在Mn $_{2}$ CoAl和Mn $_{2}$ VAl的影响下的外部磁场，从阈值场$2\text{T}$。我们的总体发现扩展与Heusler和逆Heusler合金，一类材料，表现出激光诱导磁开关。
2018-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Massively parallel atomistic simulation of ultrafast thermal spin dynamics of a permalloy vortex
超快磁化动力学探测磁性材料的最基本属性，探索有关负责磁现象的基本相互作用的问题。热效应对于金属系统的激光诱导动力学是非常重要的，但是对于拓扑磁结构的动力学却知之甚少。在这里，我们应用大规模并行原子自旋动力学模拟研究坡莫合金涡旋的50 fs激光脉冲的响应。我们发现，宏观上的短时间尺度的动力学是无法区分的散装，但强大的边缘自旋波导致一个复杂的时间演化的磁性结构和长寿命的纳秒时间尺度上的振荡。在不久的将来，这种模拟将提供前所未有的洞察力的磁性材料和设备的动态超越连续微磁学的近似。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic approach for micromagnetics close to the Curie temperature
在传统的微磁学中，磁畴结构的计算是基于磁化强度在时间和空间上具有恒定长度的连续理论。动力学通常用Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程描述，其随机变量包括有限温度。使用模拟技术与原子分辨率，我们表明，这种传统的微磁方法失败的更高的温度，因为我们发现两个效果，不能描述的LLG方程：i）增强阻尼接近居里温度时，ii）磁化强度的大小，是不是恒定的时间。然而，我们发现，这两种效应自然描述的Landau-Lifshitz-Bloch方程，该方程将LLG方程与临界现象的理论联系起来，并被证明是一个更现实的方程，在高温下的磁化动力学。
2006-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Atomistic mechanisms of viscosity in 2D liquid-like fluids
本研究通过分析二维液态流体中局部原子连通性寿命和粒子速度，推导出剪切粘度的解析公式，揭示了粘度源于动量在弹性长度尺度上的扩散传输。
2025-08-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Atomistic spin model of single pulse toggle switching in Mn$_2$Ru$_x$Ga Heusler alloys
亚铁磁合金的单次飞秒脉冲触发开关是超快自旋电子学的重要组成部分。非常不同的元素特定的退磁动力学被认为是一个硬限制切换亚铁磁体。这表明，由两种不同性质的离子组成的亚铁磁体，如稀土过渡金属合金，是开关所必需的。然而，在Mn $_2$ Ru $_x$ Ga Heusler合金中的切换开关的实验观察已经对该限制提出了质疑，因为Mn离子具有相同的性质。为了阐明这个问题，我们提出了一个原子自旋模型来模拟Mn $_2$ Ru $_x$ Ga的单脉冲触发开关.进入我们的模型的磁性参数是从以前的实验观测中提取的。我们表明，我们的模型是能够定量再现测量的单脉冲触发开关的磁化动态。我们表明，不同的是以前的理解切换开关在锰$_2$ Ru $_x$镓是可能的，即使当两个Mn亚晶格在非常相似的速率退磁。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic mechanism of the non-crystalline anisotropic magnetoresistance in (Ga,Mn)As
从基于Kohn-Luttinger哈密顿量和动力学p-d交换结合Boltzmann电导率公式的微观模型出发，我们确定磁性Mn的散射结合GaAs价带的强自旋轨道相互作用是（Ga，Mn）As各向异性磁电阻（AMR）的主要机制。这一事实允许构建一个简单的分析模型的AMR组成的两个重空穴带的载流子分散在杂质电位的Mn原子。该模型预测了AMR的正确符号（平行于磁化方向的电阻率小于垂直于磁化方向的电阻率），并确定了其起源于当载流子平行于磁化方向移动时，磁性离子化Mn受体的散射电势的电和磁部分之间的相消干涉。
2009-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale modeling of ultrafast element-specific magnetization dynamics of ferromagnetic alloys
提出了一种用于铁磁随机合金磁化动力学模型的多尺度方法.海森堡交换积分的第一性原理计算与基于随机Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程的原子自旋模型相关联，以计算温度相关参数（例如，有效交换相互作用、阻尼参数）。这些参数随后被用于多亚晶格磁体的Landau-Lifshitz-Bloch（LLB）模型中，以数值和解析的方式计算超快退磁时间。开发的多尺度方法在这里适用于FeNi（坡莫合金）以及铜掺杂的FeNi合金。我们发现，在超快热脉冲后，Ni亚晶格的退磁速度比Fe亚晶格这里研究的FeNi基合金。
2015-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermally induced magnon accumulation in two-sublattice magnets
本文研究了双子晶格磁性材料中磁子自旋流的热激发随温度的变化。利用原子自旋模型模拟，我们研究了反铁磁体和亚铁磁体在温度阶跃附近的局部磁化分布。结果表明，在这些系统中的自旋电流的激发强度的尺度与相对于温度的磁化的导数。
2016-09-07 cond-mat.mtrl-sci
General method for atomistic spin-lattice dynamics with first principles accuracy
我们提出了一个计算效率高的一般第一性原理为基础的方法自旋晶格模拟固体。我们的方法是基于原子自旋动力学和分子动力学的组合，表示通过自旋晶格哈密顿量的双线性磁项扩展到二阶位移，和所有参数使用密度泛函理论计算。作为一个例子，一阶自旋-晶格耦合对体心立方铁中的磁振子和声子色散的影响被报道，并被认为是在良好的协议与以前的模拟与经验势的方法进行。此外，我们还说明了我们的方法的能力，在一个更概念化的水平上，通过探索耗散自由自旋和晶格运动的小磁团簇（二聚体，三聚体和四聚体）。我们的方法打开了大门，定量描述和理解的微观起源的许多基本现象的当代利益，如超快退磁，磁热，和spincaloritronics。
2018-07-09 cond-mat.mtrl-sci
A comparison of atomistic and continuum theoretical approaches to determine electronic properties of GaN/AlN quantum dots
在这项工作中，我们提出了一个比较的多带k. p-模型，有效的键轨道方法，和经验紧束缚模型来计算的电子结构的例子截断金字塔GAN/AlN自组装量子点与锌结构。对于所考虑的系统，我们发现微观模型的结果与8带k. p-形式的结果非常一致，而与之相反的是6+2带k. p-模型，其中导带和价带被假定为去耦的.这表明宽带隙材料GAN和AlN的导带态和价带态之间存在令人惊讶的强耦合。特别注意的是弱自旋轨道耦合的局部化的单粒子波函数的研究结构上的可能影响。
2008-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Ferrohydrodynamics: testing a new magnetization equation
本文采用新近从不可逆热力学导出的新的磁化强度方程，计算了磁流体在磁场中的粘度增加。的计算结果进行了比较与两个著名的磁化方程的基础上获得的。其中一个是唯象地得到的，另一个是从微观上从福克-普朗克方程得到的。结果表明，新的磁化方程在整个磁场强度和流动涡度范围内对磁粘滞性都有满意的描述。这个方程被证明是有效的-像微观导出的方程，但不像以前的唯象方程-甚至远离平衡，所以它应该被推荐用于进一步的应用。
2001-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Signature of surface anisotropy in the spin-flip neutron scattering cross section of spherical nanoparticles: atomistic simulations and analytical theory
本研究通过原子模拟与分析理论，揭示了球形纳米粒子表面各向异性在自旋翻转中子散射截面中的特征，并提出了一个基于二阶多项式展开的最小模型，以描述磁化不均匀性下的散射行为。
2023-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic magnetization distribution of Bloch lines in a uniaxial magnet
布洛赫线的形成是为了减少单轴磁体中布洛赫壁产生的静磁能。最近，有研究表明，在Sc替代的M型六角铁氧体（BaFe $_{12-x-0.05}$ Sc $_{x}$ Mg $_{0.05}$ O $_{19}$）中，Bloch线在磁泡的出现和螺旋度反转中起着重要作用。虽然布洛赫线已经讨论了微磁学模拟的基础上，没有直接观察到的详细结构。在本研究中，我们研究了BaFe $_{10.35}$ Sc $_{1.6}$ Mg $_{0.05}$ O $_{19}$单轴磁体中布洛赫线的微观结构。差示相差扫描透射显微镜（DPC-STEM）直接显示了BaFe $_{10.35}$ Sc $_{1.6}$ Mg $_{0.05}$ O $_{19}$的布洛赫线中布洛赫壁的边缘错位。从基于Monte-Carlo技术的微磁学模拟，我们表明，不对齐的布洛赫壁是由在六角铁氧体的偶极-偶极相互作用。我们的结果将有助于理解布洛赫线在纳米尺度上的微观结构。
2019-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic origin of exchange bias in core/shell nanoparticles
我们报告的蒙特卡罗模拟的结果，目的是澄清交换偏置的微观起源在一个模型的个别核/壳纳米粒子的磁化磁滞回线。核/壳界面上交换耦合的增加导致交换偏置的增强和环的两个分支之间的不对称性的增加，这是由于不同的反转机制。一个详细的研究的磁序的界面自旋显示令人信服的证据表明，存在一个净磁化，由于未补偿的自旋在壳界面负责这两种现象，并允许直接量化的环路位移的微观参数与惊人的协议与宏观观察值。
2005-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Origin of Polarization-Controlled Magnetization Switching in FePt/BaTiO$_3$
Quaid-i-Azam University（奎德-e-阿扎姆大学）；University of Ulsan（蔚山大学）；Van Lang University（文朗大学）；Incheon National University（仁川国立大学）
研究揭示FePt/BaTiO$_3$中极化控制磁化翻转的微观机制，通过轨道重构调控磁各向异性与磁弹性能量的竞争，为超低功耗磁存储器设计提供新路径。
2026-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Simple Microscopic Theory of Amontons' Laws for Static Friction
本文提出了一种普遍存在的静摩擦现象的微观理论。两个表面之间的相互作用建模的能量惩罚，表面重叠的程度呈指数增长。根据Amontons定律，所产生的静摩擦与载荷成比例。然而，裸露表面之间的摩擦系数消失的面积的个别接触的增长，除了在罕见的情况下，相称的表面。当在表面之间引入一层可动原子吸附层时，对于任何表面几何形状，都得到了与面积无关的摩擦系数。从我们的简单的分析模型的预测证实了原子详细的分子动力学模拟。
2000-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermo-remnant magnetization assisted switching response
在这里，我们描述的原型精确缩放的温度辅助磁纪录计划利用的特点，热剩余磁化（TRM）在体SmCrO $_3$作为存储介质。TRM响应可以在完全可逆的双极开关性能中利用，或者通过仅在尖锐的热窗口$ΔT_w$ = 10 K上调谐温度，或者通过将磁化方向从0 $^o$翻转到180 $^o$来用场$\ge$ 0.1 T的单个脉冲等温退火。本文用高能$λ= 0.4997Å$中子的漫散射和$T_N \pm ΔT$范围内的热变研究了SmCrO $_3$中TRM的微观机制。发现微观自旋组态涨落的平均自旋-自旋相关长度估计值为$\le$ 90 $Å$，缺陷尺寸约为畴壁宽度的2倍时，有效的畴壁钉扎效应反映了SmCrO $_3$中TRM的巨大不均匀性.
2019-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Jump in the Magnetization Process of the spin-1/2 Heisenberg Antiferromagnet on a Distorted Square-Kagome Lattice
利用数值对角化方法研究了扭曲正方形格子上自旋$1/2$海森堡反铁磁体的磁化过程。详细研究了饱和高度的三分之一处的磁化跳变;我们发现，当打开一个小的畸变时，跳变变得更大，并且它伴随着沿微观自旋方向的线的突然变化。我们的有限尺寸的结果成功地证实，在自旋各向同性系统中的磁化跳是一个宏观的跳跃，生存在热力学极限和自旋方向的变化是常见的自旋各向异性系统中观察到的自旋翻转现象。
2015-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Dynamic Evolution of Microscopic Wet Cracking Noises
表征水和微观缺陷之间的相互作用是理解广泛的开裂过程的长期挑战之一。由水驱动或影响的微观事件的不同物理方面在原子计算中得到了广泛的讨论，但在微观实验中还没有得到。通过分析个体动态微裂纹事件演化过程中发出的噪声，我们发现在微裂纹的快速愈合阶段，会发生一个被称为混合事件的二次不稳定性，这会导致过程区中孔隙水压力的（局部）突然增加，从而引发二次不稳定性，随后是微观断层的快速锁定阶段（脉冲状破裂）。
2016-09-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cs.CE
Full-scale ab initio simulations of laser-driven atomistic dynamics
本研究扩展 ab initio 方法并结合电子温度相关深度神经网络势能面与混合原子-连续介质框架，模拟激光驱动的微观动力学，发现热电子非热效应主导晶格动力学与结构转变，弥合了实验与模拟的差距。
2023-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomistic Origin of Diverse Charge Density Wave States in CsV$_3$Sb$_5$
本研究利用对称性适应团簇展开方法构建了CsV3Sb5的有效哈密顿量，揭示了不同电荷密度波态的微观起源及离子型Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，深化了对CDW机制的理解。
2024-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Derivation of Magnetic Flux Density Profiles, Magnetization Hysteresis Loops, and Critical Currents in Strongly Pinned Superconductors
我们提出了一个微观的推导，没有电动力学的假设，$B(x,y,H(t))$，$M(H(t))$，和$J_c(H(t))$，与实验一致的强钉扎超导体，钉扎位点的密度和强度的值的范围。我们数值求解了这些磁通梯度驱动的涡的过阻尼运动方程，这些涡可以暂时被困在钉扎中心。通过在样品边界处添加（去除）磁通线来增加（减少）磁场，并且通过使用具有相反取向的磁通线可以实现完整的磁滞回线。对于强钉扎涡，我们得到的单位体积钉扎力$J_c B \sim n_p f_p^{1.6}$介于以下两种极端情况之间：非常强钉扎的独立涡，其中$J_c B \sim n_p f_p$，以及弱钉扎直涡的二维Larkin-Ovchinikov集体钉扎理论，其中$J_c B \sim n_p f_p^{2}$。这里，$n_p$和$f_p$是钉扎位点的密度和最大力。
1995-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con supr-con
Microscopic properties of degradation-free capped GdN thin films studied by Electron Spin Resonance
用电子自旋共振（ESR）和铁磁共振（FMR）方法研究了高质量GdN薄膜的微观磁性。详细的温度依赖性ESR测量表明，在较低的温度下，这是不清楚从以前的磁化测量两个铁磁成分的存在。的温度，其中发生的共振位移的主要铁磁成分，似乎是一致的居里温度从先前的磁化测量。另一方面，观察到的线宽发散约57 K的次要铁磁成分。通过对GdN薄膜在4.2K下的FMR角相关性的分析，得到了GdN薄膜的磁各向异性。结合X射线衍射结果，讨论了磁各向异性与晶格常数之间的关系。
2015-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating the switching of logical units by anisotropy driven magnetization dynamics
在这项工作中，支持在非磁性基板上的集群的磁化动力学表现出前所未有的复杂响应时，受到外部磁场。利用第一性原理计算和原子自旋动力学模拟研究了沉积在Cu（111）表面的Co团簇的场驱动磁化反转.对于从1特斯拉到10特斯拉范围内的应用领域，我们观察到一个相干的磁化反转的开关时间在几十分之几皮秒到几纳秒的范围内，这取决于磁场强度。我们发现一个非单调的依赖性的开关时间相对于所施加的电场的强度，我们证明了它的起源在这些低维系统的复杂的磁各向异性景观。这种效果被证明是稳定的温度约为10 K，并有可能实现在一系列的交换相互作用和各向异性景观。可能的实验路线，以实现这种独特的开关行为进行了讨论。
2012-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice structure dependence of laser-induced ultrafast magnetization switching in ferrimagnets
本研究结合唯象理论与原子自旋模拟，发现铁磁体GdFeCo中激光诱导超快磁化翻转依赖于晶格结构，且减少交换耦合邻居数可降低翻转临界激光能量。
2023-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast magnetization dynamics in half-metallic Co$_2$FeAl Heusler alloy
我们报告的光诱导，超快磁化动力学的Heusler合金$\mathrm{Co_{2}FeAl}$，探测时间分辨的磁光克尔效应。实验结果与电子结构理论和原子自旋动力学模拟的结果进行了比较。实验上，我们发现，在薄膜的$\mathrm{Co_{2}FeAl}$的退磁时间（$τ_{M}$）是几乎独立的不同的结构顺序，它是类似的元素三维铁磁体。与此相反，较慢的磁化恢复过程中，指定的$τ_{R}$，发现发生在皮秒的时间尺度上，并证明与吉尔伯特阻尼参数（$α$）强烈相关。我们的研究结果表明，$\mathrm{Co_{2}FeAl}$是独特的，因为它是第一种材料，清楚地表明阻尼参数的重要性，在再磁化过程中。基于这些结果，我们认为，$\mathrm{Co_{2}FeAl}$的再磁化过程是由磁振子动力学，这可能具有普遍适用性。
2020-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast thermally induced magnetic switching in synthetic ferrimagnets
合成亚铁磁体是由两个或多个具有不同磁矩的反铁磁耦合磁性子晶格形成的复合磁性结构。在这里，我们报告的原子自旋模拟的激光诱导磁化动力学在这样的合成ferrimag-nets，并证明，超短激光脉冲的应用导致亚皮秒磁化动力学和全光开关以类似的方式在ferrimagnetic合金。此外，我们提出了成功的激光诱导开关的基本材料特性，证明了使用合成亚铁磁体作为高密度磁存储元件而不需要写入场的可行性。
2014-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Accounting for Quantum Effects in Atomistic Spin Dynamics
本文提出两种将量子效应纳入原子尺度自旋动力学（ASD）模拟的方法，有效提升了低温预测能力且不增加计算复杂度。
2024-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A crystal-field route to THz-driven magnetization
Radboud University, Institute for Molecules and Materials（拉德堡德大学，分子与材料研究所）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）
研究光转化为磁化的微观途径，利用波长选择性超快法拉第光谱对CeF₃研究发现，晶体场激发是太赫兹光产生磁极化的微观途径，产生依赖螺旋度的磁化，其响应随波长在晶体场共振时反转，拓宽了太赫兹光操控磁态的途径。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
XMCD characterization of rare-earth dopants in Ni$_{81}$Fe$_{19}$(50nm): microscopic basis of engineered damping
我们提出了直接的证据的贡献的局部轨道矩的阻尼磁性薄膜的磁化进动。使用X射线磁性圆二色性（XMCD）表征的稀土（RE）M $_{4,5}$边缘在Ni $_{81}$ Fe $_{19}$掺杂$<$ 2% Gd和Tb，我们表明，GHz的进动弛豫的增强是伴随着一个显着的轨道矩分数的RE网站。Tb杂质增强Landau-Lifshitz（-Gilbert）LL（-G）阻尼$λ(α)$，自旋轨道数比为1.5 $\pm$ ± 0.3; Gd杂质对阻尼没有影响，自旋轨道数比在实验误差范围内为零。结果表明，基于掺杂剂的稀土掺杂铁磁体的磁化阻尼控制是一个原子效应，所产生的自旋-晶格耦合，因此可扩展到纳米尺寸。
2004-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Quasicontinuum Models of Interfacial Structure and Deformation
晶界（GB）和位错和裂纹之间的相互作用的微观模型是重要的，在理解微观结构的作用，改变材料的机械性能。将最近发展的混合原子论和连续介质方法扩展到研究GB、位错和裂纹之间的相互作用。这些计算阐明了这些缺陷相互作用的合理微观机制，并允许定量评价关键参数，如应力成核位错在GB上的一个步骤和诱导GB迁移所需的力。
1997-07-09 cond-mat.mtrl-sci
