Visualizing modified spin-wave wavefronts near magnetic defects and domains using nitrogen-vacancy centers
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics, Ministry of Education（教育部多尺度自旋物理重点实验室）
研究利用扫描氮空位中心光谱实现对钇铁石榴石和镧锶锰氧化物中自旋波的可视化，揭示了相关特性，通过模拟和计算解释，为复杂磁结构附近自旋波传播控制及成像范围扩展提供可能。
2026-07-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ferroelectric quantum Hall phase revealed by visualizing Landau level wavefunction interference
在具有多个内部自由度的电子系统中，由于库仑相互作用，可以自发地形成新的对称性破缺态。多谷材料为这种状态的出现提供了特别丰富的背景，这些状态具有潜在的电子和光学应用。迄今为止，这些对称性破缺相的识别主要依赖于宏观输运或光学性质的检查。在这里，我们展示了一个强大的直接的方法，通过可视化的波函数的铋表面状态的扫描隧道显微镜。铋表面强的自旋-轨道耦合导致六个简并的泪珠状空穴袋。我们的光谱测量结果表明，这种简并完全解除在高磁场作为交换相互作用的结果，我们能够确定谷排序的性质，通过成像的对称性破缺朗道能级（LL）波函数。孤立缺陷附近单简并LL波函数的显著空间特征包含自旋织构谷之间的干涉的独特签名，其将电子基态识别为量子霍尔铁电体。我们的观察证实了最近的预测，即在强烈的各向异性谷系统的相互作用有利于占领一个单一的谷，引起紧急铁电性的铋的表面状态。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall
Visualizing Broken Symmetry and Topological Defects in a Quantum Hall Ferromagnet
在高磁场下，石墨烯中的电子之间的相互作用驱动形成一组丰富的量子霍尔铁磁相（QHFM），其具有破缺的自旋或谷对称性。可视化原子尺度的电子波函数与扫描隧道光谱（STS），我们解决了微观签名的谷有序QHFM和分数量子霍尔相的石墨烯。在电中性条件下，我们观察到了从谷极化态到谷间相干态的场调谐连续量子相变，其电子密度存在凯库勒畸变。映射谷纹理提取的STS测量的凯库勒相，我们可视化谷skyrmion激发附近的带电缺陷。我们的技术可以应用于检查谷有序相和它们的拓扑激发在广泛的材料。
2021-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Directly visualizing the energy level structure of quantum dot molecules
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Center for Quantum Science and Engineering, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校量子科学与工程中心）；HRL Laboratories, LLC（HRL实验室有限公司）
本文通过光谱学方法直接观察量子点分子的能量级结构，揭示了单电子和双电子状态下能量级的转变与分裂，为研究量子点系统提供了新的实验手段。
2026-04-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Macroscopic quantum effects generated by the acoustic wave in a molecular magnet
我们已经表明，由于在分子磁体中的共振自旋隧穿的磁化步骤的大小可以强烈地受到声音的影响。横向声波还可以在场扫描期间产生磁化的宏观量子拍频。
2008-12-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Forces in Molecular Magnets
双态系统可能表现出纯粹量子起源的机械力，而在经典物理学中没有对应物。我们证明了由于经典简并磁态之间的量子隧穿，这种力必然存在于分子磁体中。当磁体被放置在具有梯度的静态磁场中时，在微波场存在的情况下可以观察到它们。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall
Visualizing topological edge states of single and double bilayer Bi supported on multibilayer Bi(111) films
独立的单双层Bi（111）是一种边缘态沿其周边传播的二维拓扑绝缘体。在实验上给出了层间耦合的情况下，Bi（111）薄膜的拓扑性质以及支撑衬底对最顶层Bi双层的影响仍然存在争议。本文结合扫描隧道显微镜和第一性原理计算，系统地研究了NbSe 2衬底上生长的Bi（111）薄膜的电学性质。两种类型的非磁性边缘结构，即，传统的Z字形边缘和2 × 1重构边缘交替地共存于单个双层岛的边界处，其拓扑边缘状态表现出显著不同的能量和空间分布。无论Bi（111）薄膜的底层厚度如何，在单层和双层Bi岛的边缘处都持续可见突出的边缘状态。我们提供了一个解释所观察到的边缘状态，验证了与第一性原理计算的拓扑起源。本文澄清了长期以来关于Bi（111）薄膜拓扑结构的争论，并揭示了通过边缘修饰的拓扑边缘态的可调谐性。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Magnetocapacitance
纳米尺度系统的电容通常被认为具有两个贡献，经典静电贡献和依赖于状态密度和/或接近费米能量的分子轨道的量子贡献。在这封信中，我们证明了在分子纳米磁体和其他磁性纳米尺度系统中，电容的量子部分变得与自旋相关，并且可以通过外部磁场进行调谐。该分子磁电容可以使用具有反铁磁基态的单分子纳米磁体和/或其它纳米结构来实现。作为原理的证明，纳米磁体[Mn 3 O（sao）3（O2 CMe）（H2O）（py）3]的第一性原理计算表明，高自旋状态的充电能量比低自旋状态的充电能量低260 meV，产生6%的电容差异。~ 40 T的磁场可以切换自旋状态，从而改变分子电容。使用纳米结构可以实现更小的切换场，所述纳米结构的物理性质例如磁矩是尺寸依赖性的。分子磁电容可能导致革命性的器件设计，例如，通过利用库仑阻塞磁阻，由此电容的小变化可以导致电阻的巨大变化。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall
Spin-Electric Coupling in Molecular Magnets
利用对称群理论和哈伯德模型方法研究了外电场中三角形反铁磁体Cu $_3$.我们确定了自旋交换，自旋轨道相互作用，以及分子磁体的基本自旋纹理的手性之间的相互作用所造成的自旋-电耦合。这种耦合允许例如通过使用STM尖端或微波腔来电控制自旋（量子位）状态。我们提出了一个实验测试识别分子磁体表现出自旋电效应。
2008-05-08 cond-mat.mes-hall
Macroscopic Quantum Coherence in Molecular Magnets
研究了反铁磁分子磁体在磁场作用下的宏观量子相干性。这样的场产生具有外部可调强度的人工隧道势垒。我们给出了详细的半经典预测的隧道分裂在各种制度的低和高磁场。我们表明，Neel矢量的隧穿动力学可以直接测量通过静态磁化强度和比热。我们还报告了一个新的量子相位所产生的波动。数值模拟结果补充了分析结果。
1997-08-06 cond-mat.mes-hall
Quantum Tunneling of Magnetization in Single Molecular Magnets Coupled to Ferromagnetic Reservoirs
从理论上研究了自旋极化库在单分子磁体（SMM）磁化强度量子隧穿和弛豫过程中的作用。SMM交换耦合到储层，并且还经受随时间变化的磁场，这使得能够实现磁化的量子隧穿（QTM）。自旋弛豫时间由费米黄金法则计算。交换相互作用与隧道电子示出影响由于QTM的自旋反转。此外，它示出的开关是与一定的电荷之间的引线的转移。
2007-05-08 cond-mat.mes-hall
Reply to the Comment on the 'Hole-digging' in ensembles of tunneling molecular magnets
回复J.J.阿隆索和J.F.费尔南德斯在论文“'洞挖'在隧道分子磁铁的合奏”的I.S. Tupitsyn，P.C.E. Stamp和N.V.Prokof 'ev（Phys.Rev.B69，132406，（2004））。
2005-05-04 cond-mat.mes-hall
Quantum Spin Dynamics in Molecular Magnets
对各种分子磁体中量子自旋动力学的详细理论理解是这些系统技术应用道路上的重要一步。铁磁和反铁磁分子团簇中的量子效应，到目前为止，在理论上已经得到很好的理解。铁磁分子团簇允许人们研究具有不同自旋取向的状态之间的非相干量子隧穿和热激活跃迁的相互作用。在Fe_8中发现的Berry相位振荡是不同隧穿路径的量子力学干涉的特征。反铁磁分子团簇是在介观尺度上观察相干量子隧穿的理想对象。虽然具有挑战性，但分子磁簇用于数据存储和量子数据处理的应用已经在实验范围内，具有当今的技术。
2002-05-22 cond-mat.mes-hall
Quantum magnetoelectric effect in molecular crystal Dy$_3$
研究了镝三角形团簇形成的分子晶体的磁电性质。在发展了团簇自旋结构的量子力学模型的基础上，导出了有效自旋-电哈密顿量。计算了磁电效应对晶体自由能的贡献。分析揭示了磁电效应的几个独特的功能，这是不典型的传统的顺磁系统在低温下。这些特性可以用镝分子核心的手性来解释。
2011-08-06 cond-mat.mes-hall
Josephson current through a quantum dot coupled to a molecular magnet
约瑟夫森电流由超导能隙内的锐Andreev态携带。我们从理论上研究了由一个量子点连接到两个超导导线并耦合到分子磁体自旋的磁可调纳米结的电子输运。分子磁体和量子点之间的交换相互作用由于量子点的能级的自旋相关重整化和自旋翻转的诱导而修改Andreev态。施加到量子点和分子磁体的中心区域的磁场进一步调谐约瑟夫森电流并开始分子磁体的自旋的进动。我们使用非平衡格林函数的方法来评估结的输运性质。计算结果表明，量子点的能级、磁场以及分子磁体与占据量子点能级的电子之间的交换相互作用可以触发约瑟夫森结从0态到$π$态的跃迁.由磁场引起的占据态的重新分布强烈地改变了电流-相位关系。临界电流随量子点能级、磁场或交换作用的变化而急剧增加。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall
Inverse Magnetoresistance of Molecular Junctions
我们目前的计算自旋相关的电子输运通过单个有机分子桥接对铁纳米接触。我们预测这些系统的磁阻开关从积极到消极的增加所施加的偏压为导电和绝缘分子。这种新颖的逆磁阻现象是鲁棒的，不依赖于杂质的存在，并且是分子和原子纳米级磁性结所特有的。它的物理起源被确定，并讨论其相关性的实验和潜在的技术应用。
2005-10-31 cond-mat.mes-hall
Dynamical quenching of tunneling in molecular magnets
结果表明，在快速振荡的磁场中，单个分子磁体的隧穿过程会出现猝灭现象。这一结果为利用太赫兹波段的辐射来操纵分子磁体的量子态开辟了一条道路。我们的分析分离的时间演化为慢和快的组件，从而获得一个有效的理论为缓慢的动态。这种有效的理论提出了隧道效应的淬火。特别是，突出了它与所谓的隧道相干破坏的区别。我们支持我们的预测与数值证据的基础上的薛定谔方程的精确解。
2015-08-19 cond-mat.mes-hall
Crossover between Thermally Assisted and Pure Quantum Tunneling in Molecular Magnet Mn12-Acetate
采用微霍尔效应磁力测量法研究了高自旋（S=10）单轴分子磁体Mn12单晶中热辅助与纯量子隧穿之间的交叉。磁滞和弛豫实验已被用来调查的能级，确定作为磁场和温度的函数的磁化反转。这些实验表明，交叉发生在一个狭窄的（0.1 K）或广泛的（1 K）的温度间隔取决于横向于各向异性轴的字段的大小。
2001-01-02 cond-mat.mes-hall
The role of the quadrupolar interaction in the tunneling dynamics of lanthanide molecular magnets
量子隧穿在分子磁体的低温磁化动力学中占主导地位，并呈现出强烈的系统依赖性。目前的讨论集中在铽（III）双（酞菁）（[TbPc $_2$ ] $^{-1}$）的配合物，这应该作为一个典型的情况下，镧系分子磁体。我们数值分析了非轴向相互作用对本征隧道分裂大小的影响，并表明通常的嫌疑人，如横向配位场和塞曼相互作用无法解释实验观察到的动力学。然后，我们提出通过核四极相互作用的可行机制，混合，否则\textit{almost}简并超精细状态。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall
Turbulent fronts of quantum detonation in molecular magnets
在全三维模型中，考虑了在强横向场中，细长Mn_（12）Ac分子磁体中偶极控制的量子爆燃转变为量子爆轰的过程。结果表明，在隧道共振周围的偶极窗口内，爆燃锋是不平坦的。随着偏压的增加，偶极不稳定性使锋面湍流，而其速度达到音速值，这是爆炸的标志。
2013-05-07 cond-mat.mes-hall
Magnetic Resonance Imaging of Single Organic Radicals with Sub-Molecular Resolution
本研究将电子自旋共振与扫描隧道显微镜结合，实现了对全有机自由基阴离子的亚分子分辨率磁共振成像，通过磁性针尖的局域交换场可视化离域自旋密度，为原子尺度自旋研究提供新途径。
2025-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.atom-ph
Visualizing Electronic Structure of Twisted Bilayer MoTe2 in Devices
University of Oxford（牛津大学）；University of Washington（华盛顿大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本研究通过μ-ARPES技术揭示了扭曲双层MoTe2的电子结构，发现其具有直接带隙并观察到分数量子反常霍尔效应。
2025-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Visualizing impurity-driven scattering phase textures in EuCd2As2
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Universidad Nacional de Colombia（哥伦比亚国立大学）；Goethe Universität Frankfurt（法兰克福歌德大学）；Ames Laboratory and Department of Physics & Astronomy, Iowa State University（爱荷华州立大学 Ames 实验室与物理及天文学系）
本研究利用扫描隧道显微镜可视化EuCd2As2中的散射相位纹理，揭示杂质周围2π环绕的相位位错，并通过模型关联相位梯度衰减与自旋轨道和标量散射的相对强度，为实空间研究电子散射相位提供了新途径。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum computing of molecular magnet Mn$_{12}$
通过数值求解含时薛定谔方程，研究了分子磁体中的量子计算。根据Leuenberger和Loss（Nature（London）410，789（2001）），施加外部振荡磁场以填充和操纵分子磁体Mn $_{12}$中的自旋相干态。详细讨论了Grover算法在分子磁体中实现并行读写数据库的条件。结果表明，在设计量子计算器件时，需要精确的磁脉冲宽度和幅值。
2002-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Avalanches in Molecular Magnets
具有大自旋和高各向异性势垒的分子磁体的晶体的磁化反转通常通过量子隧穿在阻挡温度以下进行。这表现为在磁场的谐振值处的磁滞回线中的一系列受控步骤，其中势垒的相对侧上的能级交叉。整个晶体的磁矩的突然反转可以通过通常被称为磁雪崩的过程发生，其中分子自旋沿着以亚声速穿过样品的爆燃前沿反转。在这一章中，我们回顾了迄今为止在分子纳米磁体中磁爆燃的实验结果。
2013-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deflagration with quantum and dipolar effects in a model of a molecular magnet
磁爆燃中的热效应与分子磁体中偶极-偶极相互作用控制的共振自旋隧穿效应相结合，导致了在偶极窗口中隧穿共振附近爆燃速度的增加。
2010-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Giant and time-dependent magnetocaloric effect in high-spin molecular magnets
我们测量和计算了取向高自旋分子团簇如Mn 12和Fe 8的宏观样品中的磁热效应作为温度以及外加磁场的强度和扫描速率的函数。在分子磁矩的阻断温度附近观察到一个高的磁熵变，并计算了熵变和冷却温度随磁场扫描速率的变化。
2000-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collective electromagnetic relaxation in crystals of molecular magnets
研究了分子磁体晶体中集体朗道-齐纳弛豫引起的磁化反转和电磁辐射。的弛豫过程的时间依赖性的解析和数值解。辐射的功率和总发射能量被计算为晶体参数和场扫描速率的函数。
2004-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular spintronics using noncollinear magnetic molecules
我们研究了强各向异性非共线磁性分子的自旋输运，发现非共线磁化强度对电流起着自旋开关的作用。此外，自旋电流显示提供了一个可行的路线，选择性地制备分子器件在两个简并非共线磁状态之一。自旋电流也可以用来创建一个非零密度的环形磁化在最近表征的Dy_3非共线磁体。
2009-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The ESR intensity and the Dzyaloshinsky-Moriya interaction of the nanoscale molecular magnet V15
研究了纳米级分子磁体V15的电子自旋共振（ESR）强度。我们计算了从高到低的温度下的强度的温度依赖性。特别是，我们发现，低温ESR强度显着影响的Dzyaloshinsky-Moriya相互作用。
2012-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Effects of Intrinsic Spin-Relaxation in Molecular Magnets on Current-Induced Magnetic Switching
本文从理论上研究了两个铁磁接触上单个磁性分子的电流感应磁开关，重点讨论了内禀自旋弛豫过程的作用。结果表明，自旋极化电流可以改变分子的磁矩，而不考虑分子内的自旋弛豫。后一过程增加阈值电压（电流），高于该阈值电压发生切换。
2008-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-exponential relaxation and quantum tunnel splitting in molecular magnet Fe8
考虑局部杂散场，研究了分子磁体在扫场作用下的磁弛豫。结果表明，局域杂散场的随机性导致弛豫率的分布偏离Landau-Zener模型的指数规律，因此需要修正Landau-Zener方法以推导出精确的隧穿分裂.根据Fe_8分子磁体的实验数据，导出了局域杂散场的隧穿分裂和分布宽度。
2002-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous hardening of spin waves in cobalt/molecular-semiconductor heterostructures reveals strongly anisotropic spinterface magnetism
本研究利用超快时间分辨磁光光谱探究钴/分子半导体异质结构的磁动力学，发现其自旋界面存在高度各向异性的低温超顺磁性，揭示了分子化学吸附对自旋界面磁性的调控作用，为自旋电子应用提供支撑。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cotunneling and non-equilibrium magnetization in magnetic molecular monolayers
考虑了磁分子单层在偏压作用下的输运和非平衡磁化。我们应用一个主方程的方法超越顺序隧道近似研究库仑封锁制度。虽然在这种情况下电流非常小，但对于偏置电压的小变化，磁化强度显示出饱和磁化强度的量级的变化。非弹性共隧穿过程表现为微分电导步骤，这是伴随着更大的变化，在磁化。此外，在库仑封锁制度的磁化表现出强有力的签名顺序隧穿过程去激发分子状态填充的非弹性cotunneling。我们还考虑了一个单一的分子的情况下，发现cotunneling过程导致的库仑阻塞阈值以下的磁边带的发生。在分子电子学的背景下，我们研究了额外的自旋弛豫如何抑制传输和磁化的精细结构。
2007-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic Switching of a Single Molecular Magnet due to Spin-Polarized Current
从理论上研究了自旋极化电流在铁磁金属电极间流动引起的单分子磁体（SMM）的磁开关。假设电极的磁矩与分子的易磁化轴共线且平行。电子隧穿通过磁引线之间的势垒经由交换相互作用耦合到SMM。根据费米黄金法则计算流过系统的电流以及SMM的自旋弛豫时间。结果表明，通过在两个磁电极之间施加电压，可以反转SMM的自旋。此外，开关反映在相应的电流-电压特性中。
2007-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic quantum coherence in antiferromagnetic molecular magnets
在双子格模型下，研究了在平行于其硬各向异性轴的磁场作用下双轴反铁磁分子磁体中的宏观量子相干性。基于自旋相干态路径积分表象中的瞬子技术，得到了基态隧道分裂的严格Wentzel-Kramers-Brillouin指数和指前因子.我们发现经典路径周围的量子涨落不仅可以诱导一个新的量子相位，以前由Chiolero和Loss（Phys. Rev. Lett. 80，169（1998）），而且对基态隧道劈裂的强度也有很大的影响。这些特征在铁磁分子磁体中显然没有类似物。我们认为它们可能是所有反铁磁分子磁体的普遍行为。分析结果得到了精确对角化计算的补充。
2000-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing the low-energy electronic structure of the triplet superconductor UTe$_2$ through quasiparticle interference
Harvard University（哈佛大学）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Washington University in St. Louis（圣路易斯华盛顿大学）；Canadian Institute for Advanced Research（加拿大高级研究院）
通过准粒子干涉研究UTe₂的费米面，揭示其自旋三重态超导体的低能电子结构及CDW能隙特征。
2026-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Persistent Spin Dynamics in the $S=1/2$ V$_{15}$ Molecular Nano-Magnet
我们在V15自旋1/2分子纳米磁体中测量了μ子自旋晶格弛豫。我们发现，在低磁场（<5 kG）的弛豫速率是温度无关的低于10 K，这意味着分子的自旋是动态波动下降到12 mK。这些测量结果表明，随着温度的降低，波动时间增加，在低温下饱和值为6纳秒。这些涨落是由于垂直于外加磁场方向的V15分子自旋动力学引起的，是由系统中分子自旋和核自旋浴之间的耦合引起的。
2008-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetocaloric properties of V6 molecular magnet
本文从理论上研究了含6个钒离子的多钒酸盐分子磁体V6的磁热性质，其中钒离子带有量子自旋$S = 1/2$。这种结构的特点是存在两个弱相互作用的自旋三角形与全反铁磁耦合。该系统的属性描述使用精确的数值对角化方法应用于量子海森堡模型，并利用场系综形式主义。计算并讨论了磁熵和磁比热随温度和外加磁场的变化关系。磁热性能通过等温熵变和熵对磁场的导数来量化。一个有趣的行为的等温熵变的发现，具有高度的可调性的磁热效应与初始和最终的磁场值。
2019-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Coherent radiation by molecular magnets
研究了分子磁体产生相干辐射的可能性。结果表明，为了实现相干辐射，有必要将所考虑的样品耦合到谐振电路。描述这种现象的理论开发，基于一个现实的微观哈密顿量，包括塞曼条款，单站点各向异性，和偶极相互作用。研究了分子自旋和核自旋之间的超精细相互作用的作用。给出了自旋演化方程的数值解。
2005-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
