Spintronics meets nonadiabatic molecular dynamics: Geometric spin torque and damping on noncollinear classical magnetism due to electronic open quantum system
我们分析了一个量子-经典混合系统的稳定进动缓慢的经典局域磁矩，形成一个头对头畴壁，嵌入到一个开放量子系统的快速非平衡电子。电子驻留在连接到宏观储存器的金属线内。该模型抓住了自旋电子学中动力学非共线、非共面磁织构的本质，同时使获得电子系统精确的含时非平衡密度矩阵成为可能，并将其分解为四个分量。费米面贡献产生耗散（或自旋电子学术语中的阻尼）自旋力矩的时刻，和两个费米海的贡献之一产生的几何力矩占主导地位的绝热制度。当耦合到水库减少，几何扭矩是唯一的非零贡献。在局域情况下，它既有非耗散（或自旋电子学术语中的类场）分量，又有类阻尼分量，但后者之和为零，它们在非绝热分子动力学中充当几何磁力和电子摩擦的对应物。这种与电流无关的几何力矩在广泛使用的基于Landau-Lifshitz-Gilbert方程的磁化动力学的微磁学或原子自旋动力学模型中是不存在的，其中先前对费米表面型力矩的分析严重低估了其大小。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sensing Noncollinear Magnetism at the Atomic Scale Combining Magnetic Exchange and Spin-Polarized Imaging
在原子尺度的磁体中存储和访问信息需要具有单原子分辨率的磁成像技术。在这里，我们展示了同步检测的自旋极化和交换力，有或没有电流的流动，与一种新的方法，它结合了扫描隧道显微镜和非接触式原子力显微镜。为了证明这种新方法的应用，我们表征了在Fe/Ir（111）单层上形成的原型纳米skyrmion晶格。我们采用磁交换力显微镜解决了正方形磁晶格，首次证明了它对非共线磁结构的适用性。利用距离相关的力和电流光谱，我们量化的交换力相比，自旋极化。对于强自旋极化的提示，我们区分不同的符号的交换力，我们建议产生的探针和skyrmion之间的交换机制的变化。这种新方法可以实现非微扰读出与通过原子尺度磁体的电流驱动反转写入相结合。
2017-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
$P$-wave Orbital Magnetism
University of Missouri（密苏里大学）；MU Materials Science & Engineering Institute, University of Missouri（密苏里大学材料科学与工程研究所）
本文提出基于环形电流诱导的轨道纹理的P波磁性概念，通过二维晶格模型展示其拓扑特性，并通过轨道霍尔电导测量奇宇称磁性。
2026-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Density-functional theory for systems with noncollinear spin: orbital-dependent exchange-correlation functionals and their application to the Hubbard dimer
发展了一类新的轨道相关交换相关势，用于非共线自旋密度泛函理论。从优化的有效势（OEP）的形式主义的确切的交换势-广义的非共线的情况下-相关效应通过一个自洽的程序的启发Singwi-Tosi-Land-Sjolander（STLS）方法。的轨道相关的xc电位施加到均匀和非共线的磁场的哈伯德二聚体和精确对角化和Bethe-anastrous本地自旋密度近似。STLS给出了总能量，密度和磁化强度的整体最佳性能，特别是在弱到中等相关的制度。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Noncollinear spin density of an adatom on a magnetic surface
我们证明了磁性表面上的单个吸附原子可以表现出非共线的自旋密度。用密度泛函理论研究了Co和Ir原子在具有非共线倾斜自旋结构的W（110）表面Mn单层膜上的吸附.由于与单层的最近和下一个最近的Mn原子的杂化，底层衬底的自旋方向被编码到吸附原子的轨道中。这解释了最近的扫描隧道显微镜实验，其显示吸附原子的自旋敏感形状不对称性[Serrate \emph{et al.}，Phys.Rev.B \textbf{93}，125424（2016）]，其证实了吸附原子的原子内非共线磁性。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical and current-induced Dzyaloshinskii-Moriya interaction: Role for damping, gyromagnetism, and current-induced torques in noncollinear magnets
外加电流和磁化动力学都改变了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，简称Dzyaloshinskii-Moriya interaction），我们分别称之为电流诱导Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（CIDMI）和动态Dzyaloshinski-Moriya相互作用（Dzyaloshinski-Moriya interaction，简称Dzyaloshinski-Moriya interaction）。我们报告了一个CIDMI理论和DALK理论。CIDMI的逆包括通过随时间变化的磁化梯度$\partial^2 M(r,t)/\partial r\partial t$的电荷泵浦，而DIMMI的逆描述了由$\partial^2 M(r,t)/\partial r\partial t$产生的转矩。在非共线磁体中，CIDMI和DIMI取决于局部磁化方向。由此产生的空间梯度对应的扭矩，需要包括到吉尔伯特阻尼，回转磁，电流感应扭矩（CITS）的理论，以满足Onsager互易关系。CIDMI与磁化动力学引起的轨道磁性的改变有关，我们称之为动态轨道磁性（DOM），DOM的空间梯度有助于电荷泵。我们目前的应用程序，这种形式主义的CITS和转矩转矩相关的纹理Rashba铁磁体。
2020-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Topological Superconductivity by Engineering Noncollinear Magnetism in Magnet/ Superconductor Heterostructures: A Realistic Prescription for 2D Kitaev Model
提出用邻近 s 波超导体的非共线自旋螺旋构造有效 p_x+p_y 配对，并以 Nb 衬底上的 Mn/Cr 单层验证二维 Kitaev 拓扑超导及稳健 MFEM。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
VanVleck Response Of A Two-Level System And Mesoscopic Orbital Magnetism Of Small Metals
我们评估了具有能级间距分布的二能级系统的van Vleck响应的平均值，并认为它描述了小导电粒子的轨道磁性。
2000-03-14 cond-mat.mes-hall
Fluctuation-mediated spin-orbit torque enhancement in the noncollinear antiferromagnet Mn3Ni0.35Cu0.65N
本研究发现非共线反铁磁体Mn3Ni0.35Cu0.65N的自旋轨道矩在奈尔温度附近达30%的峰值效率，提出反铁磁自旋涨落通过标量自旋手性触发轨道电流的新机制，为增强自旋轨道矩及磁存储应用提供新途径。
2024-01-29 cond-mat.mes-hall
Electronic orbital angular momentum and magnetism of graphene
计算了石墨烯电子在垂直磁场中的轨道角动量，并利用相应的磁矩研究了理想石墨烯的磁性。磁化强度的变化表明其减少与载流子掺杂，高原在一个大的领域，和de Haas-van Alphen振荡。提出了用平行电场调节磁性。OAM起源于石墨烯晶格中原子尺度的电子运动，碳原子轨道之间的矢量跳跃相互作用是其构建元素。比较了石墨烯电子的OAM、狄拉克费米子的OAM以及狄拉克费米子的总角动量，说明了它们在石墨烯磁性中的不同作用。讨论了结果的适用性和与实验的关系。
2014-05-23 cond-mat.mes-hall
Berry-phase effects and electronic dynamics in noncollinear antiferromagnetic texture
反铁磁体（AFM），与铁磁体相反，表现出非平凡的磁性结构，净磁化强度为零。然而，它们与铁磁体共享许多自旋电子效应，包括自旋泵和自旋转移扭矩。这两种现象源于自由载流子和局域磁矩的耦合动力学。在本文中，我研究了自旋极化电子在金属原子力显微镜表现出非共线120 $^\circ$磁结构的绝热动力学。我表明，缓慢变化的AFM自旋纹理产生一个非阿贝尔规范有关的Néel矢量的时间/空间梯度的潜力。相应的出射电场和磁场会引起自旋的旋转，并影响自由电子的轨道动力学。我讨论了拓扑自旋霍尔效应在附近的拓扑原子力显微镜孤子与非零曲率和旋转的电子自旋通过原子力显微镜畴壁。
2015-02-23 cond-mat.mes-hall
Semiclassical Approach to Orbital Magnetism of Interacting Diffusive Quantum Systems
研究了相互作用对扩散介观量子系统轨道磁性的影响。通过结合多体微扰理论和半经典方法，我们证明了相互作用对系综平均量子热力学势的贡献可以归结为一个本质上经典的算符.我们计算了无序环和无序点对扩散经典动力学的磁响应。我们的半经典方法再现了以前的图解量子计算的结果。
1997-10-01 cond-mat.mes-hall
Noncollinear spin textures and 90° domain walls in twisted XY magnets
WPI Advanced Institute for Materials Research (AIMR), Tohoku University（东北大学材料高等研究院）；Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿交叉科学研究院）；Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering, Purdue University（普渡大学埃尔莫电气与计算机工程学院）；Department of Physics and Astronomy, Purdue University（普渡大学物理与天文学系）；Purdue Quantum Science and Engineering Institute and Birck Nanotechnology Center, Purdue University（普渡大学量子科学与工程研究所及伯克纳米技术中心）；Institute of Physics and Astronomy and Villum Centers for Hybrid Quantum Materials and devices, Aarhus University（奥胡斯大学物理与天文研究所及维伦混合量子材料与器件中心）；Institute for Materials Research (IMR), Tohoku University（东北大学材料研究所）；School of Physics and Beijing Key Laboratory of Opto-electronic Functional Materials & Micro-nano Devices, Renmin University of China（中国人民大学物理学院及光电功能材料与微纳器件北京市重点实验室）；Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), Renmin University of China（中国人民大学量子态构建与操控教育部重点实验室）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构材料纳米架构研究中心）
本文通过研究扭曲XY磁体CrCl3，发现小扭转角器件中存在场驱动的多重转变，并识别出基态为具有90°畴壁的“扭曲-s”相，同时展示了电压调控非共线相的能力。
2026-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enormous enhancement of p-orbital magnetism and band gap in the lightly doped carbyne
本文提出了一种途径，以定制适应的磁性和光学性质的碳炔。虽然p-轨道磁性一般比d-轨道磁性弱得多，我们证明了由随时间变化的电偶极矩引发的自由基电子的电荷波动导致巨大的p-轨道磁性。通过在单原子碳链中引入25%的砷和12.5%的氟，砷原子的磁矩达到2.9玻尔磁子，这比大块Fe的磁矩强约1.3倍。这种磁性优化的碳炔复合物具有22 meV（~ 270 K）的交换相关能。另一方面，我们通过使用阴离子掺杂剂将碳炔（β-形式）从金属态转化为半导体态。在β-碳炔中掺杂12.5%的氮和12.5%的氧后，该复合材料的半导体带隙优化为1.6eV，这是体硅带隙的1.4倍。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall
Noncollinear exchange interaction in transition metal dichalcogenide edges
利用三轨道紧束缚模型研究了嵌入过渡金属二硫属化物薄片边缘的磁性杂质之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida有效交换相互作用。电子状态躺在中间的散装结构的间隙有很强的一维（1D）字符，本地化的微晶的边缘。这导致与$1/r$的交换相互作用（或更慢）随距离$r$衰减，类似于其他1D系统。然而，最有趣的是，这些材料中强的自旋轨道相互作用导致杂质之间存在相当大的非共线Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，其大小与通常的伊辛和面内分量相当。通过掺杂或选通改变相关费米能可以允许人们调节有效相互作用，控制多种杂质的可能螺旋基态配置。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall
Rolling Two-Dimensional Collinear Magnets into Chiral Nanotubes with $p$-Wave Magnetism
University of Münster（明斯特大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Martin Luther University Halle-Wittenberg（马丁·路德·哈雷-维滕贝格大学）
本文展示将二维共线磁体（铁磁、反铁磁、交变磁体）卷成纳米管可产生由曲率、手性和磁序控制的丰富自旋对称性，手性纳米管中的共面自旋织构可实现$p$波磁性，并预测非相对论性Edelstein效应远超传统自旋轨道驱动转换。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous orbital magnetism in Dirac-electron systems: Role of pseudo-spin paramagnetism
计算了带隙单层和双层石墨烯以及三维Dirac体系的轨道抗磁磁化率。它表明，赝自旋自由度，如谷产生的顺磁磁化率在一个平等的方式作为真正的自旋主导的朗道抗磁性。赝自旋顺磁性解释了奇异抗磁性的起源，奇异抗磁性只存在于带隙区域，在导带和价带内迅速消失。
2010-03-02 cond-mat.mes-hall
Orbital magnetism of coupled bands models
我们发展了一个在垂直磁场存在下二维紧束缚模型中巡游电子巨势的规范无关微扰理论。在一阶场中，我们恢复了所谓的{ \it现代轨道磁化理论}的结果，并在二阶场中，推导出一个新的轨道磁化率的一般公式。在两个耦合带的特殊情况下，我们涉及的磁化率的几何量，如贝里曲率。我们的结果被应用到几个两波段-无论是gapless或gapped-系统。我们指出了一些令人惊讶的特点，在轨道磁化率-如在间隙抗磁性或抛物线带边顺磁性-来自带间耦合。由此得出了多带紧束缚模型中巡游电子轨道磁性的一般结论。
2014-11-21 cond-mat.mes-hall
Quantum sensing and imaging of spin-orbit-torque-driven spin dynamics in noncollinear antiferromagnet Mn3Sn
具有自发时间反演对称性破缺、非平凡能带拓扑和非常规输运性质的新型非共线反铁磁体由于其丰富的物理性质和巨大的技术应用前景在过去十年中受到了极大的研究兴趣。这一新兴领域的中心焦点之一是探索微观磁结构和奇异材料特性之间的关系。在这里，自旋-轨道-力矩诱导的确定性磁开关和手性自旋旋转的非共线反铁磁Mn 3Sn薄膜中使用氮空位（NV）中心的纳米级成像的报告。的非共振偶极-偶极耦合之间的自旋动力学Mn 3Sn和近NV中心的直接证据也证明了与NV弛豫测量。这些结果表明NV中心在访问这些新兴量子材料中的磁序和动力学的局部信息方面的独特能力，并为研究广泛的拓扑磁体中拓扑和磁性之间的相互作用提供了新的机会。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital Magnetism in Two-dimensional Integrable Systems
在线性响应理论下，我们研究了二维可积系统中简并电子气的轨道磁性。有三个相关的能量尺度：典型的能级间距，与穿越系统的飞行时间倒数相关的能量，以及费米能量。相应地，有三个不同的温度制度：微观，介观和宏观。在前两个政权有大的有限尺寸效应的磁化率，而在第三政权的磁化率接近其宏观值。在某些情况下，如准一维带或谐波限制势，它是可能的，以获得在整个温度范围内的磁化率的解析表达式。
1996-11-18 cond-mat.mes-hall
Coupled Spin-Orbital $p$-Wave Magnetism via Structural and Magnetic Chirality
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg（哈勒-维滕贝格马丁路德大学）
本文展示了自旋-轨道耦合将手性晶体的轨道极化与自旋极化耦合，产生由相对手性 $\eta$ 分类的两种 $p$ 波相，可通过纵向电导直接探测。
2026-07-08 cond-mat.mes-hall
Spin, atomic and inter-atomic orbital magnetism induced by 3d nanostructures deposited on transition metal surfaces
用第一性原理研究了Cr、Mn、Fe和Co原子在Rh、Pd、Ag、Ir、Pt和Au的（111）面上的表面磁性。我们首先描述了如何不同的贡献，表面磁性进入磁杂散场，特别注意的诱导轨道时刻。然后，我们提出的自旋和轨道磁矩的吸附原子，和诱导的表面自旋和轨道磁矩，后者被进一步分为原子和原子间的贡献的结果。我们研究了表面磁性是如何由所涉及的元素的化学性质决定的，如吸附原子的磁性d轨道的填充和表面巡游电子的性质（无论它们是类sp还是类d，以及自旋-轨道相互作用是否相关），以及如果磁性吸附原子聚集在一起形成簇，则其如何被修改，其中Cr，Mn，Fe，和Pt（111）上的Co三聚体作为实例。我们还探讨了计算近似的影响，如吸附原子和Pt（111）表面之间的距离，或由于用于模拟它的平板的有限厚度的限制效应。我们对单个吸附原子及其环境产生的磁杂散场的讨论表明，一种可能的方法，从吸附原子的诱导表面磁性解开，这对于扫描NV中心显微镜是可行的。
2019-11-22 cond-mat.mes-hall
Orbital-resolved single atom magnetism measured with X-ray absorption spectroscopy
稀土原子和分子由于其电子量子态的长磁寿命，在原子数据存储和量子逻辑方面有着广阔的应用前景。通过电输运来控制这些状态需要将它们的电子构型设计到单个原子轨道的水平。在这里，我们使用X射线吸收光谱和磁性圆二色性来研究表面支撑的镧系元素原子、团簇和具有轨道选择性的薄膜的磁性。利用电偶极跃迁的选择定则，研究了Gd和Ho在MgO/Ag（100）上的价电子占据和磁性。将我们的结果与多重态计算和密度泛函理论进行比较，我们确定了一种电荷转移机制，该机制使镧系元素物种处于非常规的单电离构型。我们的方法可以确定价电子的作用的镧系元素为基础的纳米结构的量子级结构。
2020-12-20 cond-mat.mes-hall
Orbital Magnetism in Ensembles of Parabolic Potentials
本文研究了有限温度下，在垂直磁场作用下，抛物势约束下的非相互作用电子系综的磁化率。我们表明，平均磁化率的行为是从台球定性不同。当平均费米能量的磁化率表现出一个大的顺磁响应，只有在某些特定的字段值，对应于comensurate经典频率，在其他地方可以忽略不计。我们推导了磁化率的近似解析公式，并与数值计算结果进行了比较。
1998-03-17 cond-mat.mes-hall
Orbital Magnetism in Three-Dimensional Quantum Dots
研究了抛物型禁闭势下三维量子点的轨道磁性。我们计算了系统的自由能作为磁场和温度的函数。通过这一点，我们表明，温度场平面可以分为三个区域的特征行为的磁化：朗道抗磁性，de Haas-van Alphen振荡和介观磁化涨落。我们还数值计算了系统的磁化强度和电流密度分布。至于磁场变化时磁化强度的振荡，3D量子点显示出比包含相同数量电子的2D量子点更长的周期。当磁场很弱时，在低温下出现大的顺磁性。
2002-04-24 cond-mat.mes-hall
Nonlocal orbital magnetism of 3d adatoms deposited on the Pt(111) surface
与自旋部分相比，轨道磁矩仍然令人惊讶地没有得到很好的理解。它在有限系统中的描述，如孤立的原子和分子，是没有问题的，但直到最近，一个严格的图片提供了扩展系统。在这里，我们专注于一个中间类的系统：磁性吸附原子放置在非磁性表面。我们表明，基本的量是基态电荷电流密度，在存在的自旋轨道耦合，并阐述了其第一性原理描述。这是说明通过研究的磁性的表面Pt电子，诱导的存在下的Cr，Mn，Fe，Co和Ni吸附原子。引入了一个物理上吸引人的充电电流分区。这表明，有一个重要的非局部贡献的Pt原子的轨道时刻，延伸到每个磁性吸附原子的三倍远的诱导自旋和本地轨道时刻。我们发现，它是相当大的，因为后者，并归因于其起源的Pt表面的自旋轨道磁化率，不同的一个负责形成的本地轨道时刻。
2018-02-23 cond-mat.mes-hall
Electrically driven spin torque and dynamical Dzyaloshinskii-Moriya interaction in magnetic bilayer systems
用电的方法有效地控制磁性是当前自旋电子学研究的一个中心问题，这为设计集成自旋电子器件提供了机会。然而，最近的研究方法大多是基于电流注入，它们不可避免地伴随着相当大的能量损失，通过焦耳加热。在这里，我们从理论上提出了一种方法来施加自旋力矩到磁性双层系统的应用电压通过利用Rashba自旋轨道相互作用。转矩类似于众所周知的电流感应转矩，提供类似的磁性可控性，但没有焦耳加热能量损失。扭矩也被证明是作为一个界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，使我们能够激活和创造非共线磁性像skyrmions通过电压的应用。我们的建议提供了一个有效的技术来操纵自旋电子器件的磁化没有焦耳加热能量损失。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall
Moiré Topology in Twisted Structures with Noncollinear Spin-Orbit Coupling
Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）
提出基于非共线自旋轨道耦合实现拓扑莫尔微带的新途径，在HgI2中验证机制，并通过机器学习代理优化为PbI2，获得更窄更隔离的拓扑平带，支持关联磁性及量子自旋霍尔和陈绝缘体相。
2026-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intermediate anomalous Hall states induced by noncollinear spin structure in magnetic topological insulator MnBi2Te4
拓扑结构和磁性的结合是产生奇异量子物质的诱人途径，如量子反常霍尔态、轴子绝缘体和磁性外尔半金属等。MnBi 2 Te 4作为一种内禀磁性拓扑绝缘体，为实现各种拓扑相提供了平台。在这里，我们报告的中间霍尔台阶的磁滞MnBi 2 Te 4，其中四个可区分的磁记忆状态在零磁场被揭示。磁性中间态的门和温度依赖性表明MnBi 2 Te 4中的非共线自旋结构，这可以归因于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，即强自旋-轨道耦合和表面局部反转对称性破缺的共存。此外，这些多个磁存储器状态可以通过施加设计的磁场脉冲来编程地在彼此之间切换。我们的研究结果提供了新的见解的影响体拓扑结构的磁状态，和多个存储状态应该是有前途的自旋电子器件。
2021-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital magnetism of graphene flakes
利用紧束缚近似方法研究了不同形状和边缘构型的石墨烯薄片的轨道磁性。在热能比能级间距小得多的低温区域中，磁化率根据能级结构作为费米能的函数在抗磁性和顺磁性之间快速变化。在电中性点处，扶手椅形薄片的磁化率一般大于锯齿形薄片，六边形薄片的磁化率一般大于三角形薄片。随着温度的升高，由于量子限制的离散结构全部消失，并且磁化率接近与原子构型无关的体极限。在零温度下，抗磁电流完全在石墨烯薄片上循环，而在升高的温度下，其位于边缘附近，特征深度与1/T成比例。我们预测，石墨烯的抗磁性可以观察到使用的磁场的可行范围内的石墨烯薄片的排列。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall
Orbital magnetism in ensembles of gold nanoparticles
在过去的二十年里，各种实验报告了被有机配体包围的金纳米颗粒集合的非常不寻常的磁性，包括铁磁性、顺磁性或（大）抗磁性响应。这些行为与宏观金样品的小抗磁响应不一致。在这里，我们从理论上研究的可能性，所观察到的不寻常的磁性覆盖金纳米粒子是轨道起源。采用半经典方法，我们计算了单个金属纳米粒子和金属纳米粒子系综的零场磁化率的轨道分量。虽然个别纳米粒子的轨道响应的结果可以超过数量级的散装朗道磁化率的绝对值，可以是抗磁性或顺磁性取决于纳米粒子的大小，我们表明，一个非相互作用的纳米粒子的合奏具有平滑的尺寸分布的磁化率总是顺磁性在低磁场。特别是，我们预测，零场磁化率遵循居里型定律的小纳米粒子尺寸和/或低温。计算出的场依赖的磁化的合奏稀释的纳米粒子显示出良好的协议与现有的实验，产生了大的顺磁响应。纳米颗粒的尺寸分布的宽度被确定为用于定量测定轨道响应的关键要素。
2018-11-13 cond-mat.mes-hall
Tunable quantum anomalous Hall octet driven by orbital magnetism in bilayer graphene
量子反常霍尔（QAH）效应-零磁场下手性能带拓扑的宏观表现-仅通过拓扑绝缘体的磁性掺杂（1 - 3）和莫尔异质结构的精细设计（4 - 8）在实验上实现。然而，长期以来，人们一直预测没有磁性掺杂或莫尔工程的看似简单的双层石墨烯具有QAH效应的竞争有序态（9 - 11）。在这里，我们探索的状态，在双层石墨烯的电导率为2电子2/小时，不仅生存下来，以惊人的小磁场和高达5 K的温度，但也表现出磁滞。总之，实验签名提供了令人信服的证据，轨道磁驱动的QAH行为与陈数可调通过电场和磁场以及载波符号。所观察到的QAH相的八重态是不同于以前的观察，由于其独特的亚铁磁和亚铁电秩序，其特征在于量子化的异常电荷，自旋，谷，和自旋谷霍尔行为。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall
Topological-chiral magnetic interactions driven by emergent orbital magnetism
200年前，安德烈-玛丽·安培发现，由穿透性磁场产生的电子流形成的电回路可以相互作用。在这里，我们表明，安培的观察可以转移到量子领域之间的相互作用的三角形格子上的自旋，在原子尺度上的电流与一种特殊类型的轨道运动的电子在响应于非共面的相邻自旋发挥作用的磁场。由此产生的拓扑轨道矩的基础上的自旋结构的拓扑结构的轨道动力学的关系。我们证明了拓扑轨道矩之间的相互作用以及与底层晶格自旋的相互作用产生了一类新的磁相互作用$-$拓扑手性相互作用$-$，它可以支配著名的Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用，从而为实现具有三维磁化织构的新型手性磁性材料（如磁hopfion）开辟了一条道路。
2020-01-24 cond-mat.mes-hall
Chiral and Topological Orbital Magnetism of Spin Textures
使用半经典的格林函数形式主义，我们发现出现的手性和拓扑轨道磁性在二维手性自旋纹理明确找到的轨道磁化的修正，成比例的纹理的梯度的权力。我们表明，在自旋轨道耦合的情况下，由此产生的轨道力矩可以理解为电子响应与实空间Berry曲率的新兴磁场。通过参考Rashba模型，我们证明了通过调整表面系统的参数，在自旋纹理中涌现的轨道磁性的工程可以为轨道电子学中的新概念铺平道路。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality-driven orbital magnetic moments as a new probe for topological magnetic structures
当电子被驱动通过非常规的磁性结构，如skyrmions，它们会经历产生几个霍尔效应的电磁场。独立地，基态突现磁场也可以导致轨道磁性，即使没有自旋-轨道相互作用。霍尔效应和轨道磁化的几何理论之间的密切相似性提出了一个问题：Skyrmion是否显示拓扑轨道磁性？在这里，我们首先解决最小的系统与非零涌现的磁场，三聚体，从第一性原理表征的轨道磁性。基于这种认识，我们研究了skyrmions的轨道磁性，并证明了由突现磁场驱动的贡献是拓扑的。这意味着，在磁结构的连续变形下，对轨道矩的拓扑贡献不会改变。此外，我们用它提出了一个新的实验方案，拓扑磁结构的识别，软X射线光谱。
2016-09-23 cond-mat.mes-hall
Mixed topology ring states for Hall effect and orbital magnetism in skyrmions of Weyl semimetals
Skyrmion晶格作为一种新型的手征自旋态，由于其源于实空间拓扑性质的独特性质而受到人们的广泛关注。与此同时，具有复杂$k$ -空间拓扑结构的磁性Weyl半金属的性质正逐渐成为自旋电子学的研究热点。我们考虑的霍尔输运性质和轨道磁性的skyrmion晶格印迹拓扑半金属，通过采用极小模型的二维混合Weyl半金属，作为磁化方向的函数，表现出两个陈绝缘体相分离的Weyl状态的面内磁化方向。我们发现，虽然轨道磁化是拓扑鲁棒的，霍尔输运性质对自旋分布的细节非常敏感，这与最近发现的手征霍尔效应[1]所预期的行为一致，但它们在Chern绝缘体带隙区域的行为在很大程度上取决于所谓的混合拓扑环态的性质，出现在将Skyrmion核心与铁磁背景分开的畴壁中。特别是，我们表明，这些本地化的环状态具有给定的轨道手性反转符号的skyrmion半径的函数，从而介导的skyrmion晶格的轨道磁化的平滑切换动力学。我们推测，虽然新兴的环态可能在马约拉纳态的物理中发挥作用，但通过实验探索它们的性质可以深入了解skyrmionic自旋结构的细节。
2020-08-25 cond-mat.mes-hall
Orbital Magnetism and Transport Phenomena in Two Dimensional Dirac Fermions in Weak Magnetic Field
讨论了具有能隙的二维狄拉克费米子系统在弱磁场中的轨道磁性和霍尔效应。该模型与石墨烯片、有机导体和$d$密度波超导体有关。我们发现即使在带隙系统中也存在强的抗磁性和有限的霍尔电导率。我们还讨论了弱磁场形式与朗道量子化和欧拉-麦克劳林展开的关系。
2007-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transport Currents and Persistent Currents in Solids: Orbital Magnetism and Hall Effect of Dirac Electrons
固体中的电子电流的特征确实是多种多样的，取决于环境，例如导致耗散的非平衡传输电流和平衡流动的持续电流。在许多情况下，这些电流之间的差异可能是明显的，而在某些情况下则不是。对后一种情况的理论研究结果将作简要介绍，重点是轨道磁中的磁场带间效应和狄拉克电子的霍尔效应。
2009-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing Orbital Magnetism and Superconductivity in electrostatically defined Josephson Junctions of Alternating Twisted Trilayer Graphene
本文在交替扭转三层石墨烯的中间扭转角区间发现轨道磁性态，并揭示其与超导电性在电荷中性点附近及位移场相空间中呈竞争关系，通过栅极定义约瑟夫森结观测到非对称夫琅禾费干涉图样，表明该轨道磁性态由谷极化驱动。
2024-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Majorana vortex modes in spin-singlet chiral superconductors with noncollinear spin ordering: Local density of states study
本文研究三角晶格中非共线自旋序与手性 d 波超导共存体系，证明涡旋核零能 Majorana 模式源于非共线磁序，并结合局域态密度提出 STM 探测方案。
2023-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Frustrated Topological Orbital Magnetism
University of Cambridge（剑桥大学）；Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
该研究探讨三维几何阻挫与Aharonov-Bohm磁通的相互作用，提出受挫拓扑轨道磁性概念，发现其关联的拓扑节点线、轨道电流模式可诱导霍尔效应，并给出实验验证该磁序的特征。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of magnetic vortex crystals induced by electric dipole interactions
本研究通过随机截断蒙特卡洛方法模拟含磁偶极与电偶极相互作用的自旋-晶格耦合模型，揭示电偶极相互作用是在反演对称磁性薄板中稳定斯格明子等拓扑自旋织构的普适机制。
2023-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Valley-polarized Orbital and Spin Magnetism Induced by Femtosecond Optical Pulses in Two-Dimensional Semiconductors
Uppsala University（乌普萨拉大学）
利用含时密度矩阵方法，研究了圆偏振激光脉冲在具有自旋-轨道耦合的二维带隙狄拉克系统中产生非平衡自旋和轨道磁性的超快过程，揭示了通过光子能量和偏振控制自旋与轨道磁矩的不同机制及其动力学差异。
2026-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional superconductivity from magnetism in transition metal dichalcogenide
我们研究了在外加交换场存在下过渡金属二硫属化物（TMD）单层中邻近诱导的超导电性。各种超导序参量被发现出现从磁性和超导性的相互作用，涵盖了整个频谱的可能性是对称或反对称相对于谷和自旋自由度，以及偶数或奇数的频率。更具体地说，当具有单线态铜对的传统\emph{s}波超导体隧穿耦合到TMD层时，由于本征自旋轨道耦合和磁衬底诱导交换场的组合效应，来自相同和相对谷的电子之间的自旋单线态和三线态配对都出现。作为一个关键的发现，我们揭示了存在一个异国情调的偶数频率三重配对之间的等自旋电子从不同的山谷，每当出现在两个山谷的自旋取向是非共线的。所有类型的超导秩序都是高度可调的，通过直接操纵外部交换场。
2017-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Orbital Magnetism of Bloch Electrons III. Application to Graphene
石墨烯的轨道磁化率精确计算到一阶相对于相邻原子轨道之间的重叠积分。在前面的文件中开发的轨道磁化率的一般和严格的理论适用于一个模型的石墨烯作为一个典型的双带模型。发现除了朗道-佩尔斯轨道极化率外，带间、费米面和占据态也有贡献。与狄拉克锥的手征性有关的两个子晶格上原子轨道之间的相对相位起着重要的作用。结果表明，有一些额外的贡献，不包括在以前的计算中使用Peierls相的紧束缚模型的石墨烯的轨道磁化率。这种差异的物理起源是澄清在Peierls相位的修正。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Dynamical unmasking of $p$-wave magnetism by ac spin and dc orbital polarizations
University of Missouri（密苏里大学）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
研究光驱动p波磁体，揭示其微运动中隐藏的净自旋极化，该极化在特定条件下振荡且共振增强，还激活轨道角动量，通过非线性整流产生静态轨道极化，证明p波磁体是特殊极化效应的来源。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Orbital Magnetism in Honeycomb Ladder
本文研究含额外垂直跃迁的蜂窝梯紧束缚模型，揭示磁通量诱导的有限轨道磁响应及其随填充、化学势和模型参数变化的抗磁/顺磁特性。
2025-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-induced Orbital and Spin Magnetism in $3d$, $4d$, and $5d$ Transition Metals
本文基于第一性原理首次系统研究了第 IV–XI 族 3d、4d、5d 过渡金属中自旋与轨道逆法拉第效应，揭示晶体场劈裂和自旋轨道耦合决定其大小与符号差异，并给出完整效应图谱。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancies at titanate interfaces: two-dimensional magnetism and orbital reconstruction
我们发现，在钛酸盐界面处的氧空位诱导复杂的多轨道重构，其中包括降低局部对称性和反转的t2g和eg轨道导致相邻的O空位的Ti原子的eg轨道的占领。的轨道重建强烈依赖于O空位的集群，并可以伴随着磁分裂的本地EG轨道与叶指向的空缺和接口dxy轨道之间。重建产生的二维界面磁状态没有观察到散装SrTiO 3。利用广义梯度近似（LSDA）与原子内库仑排斥（GGA+U），我们发现这种磁状态是常见的钛酸盐表面和界面。
2012-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anatomy of the modern theory of orbital magnetism from first-principles: term-by-term analysis in the gauge-covariant formalism
Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Center for Quantum Dynamics of Angular Momentum（角动量量子动力学中心）；Peter Grünberg Institut, Forschungszentrum Jülich（彼得·格林伯格研究所，于利希研究中心）；Institute of Physics, Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学物理研究所）；Department of Physics, RWTH Aachen University（亚琛工业大学物理系）；Korea University（高丽大学）
本文基于现代理论，通过Berry相分析不同材料中的轨道磁性，探讨了带结构特征的微观性质，并揭示了轨道磁性与化学性质的相互作用。
2026-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Orbital Magnetism in Graphene-based Fractional Chern Insulators
本文研究了graphene/hBN超晶格中分数陈绝缘体的非常规轨道磁性，发现面内磁场可调控手性切换与拓扑相变，为工程化反常霍尔效应提供了新途径。
2025-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Crossed responses of spin and orbital magnetism in topological insulators
研究了时间反演对称拓扑绝缘体中自旋和轨道角动量的交叉磁响应。由于量子自旋霍尔系统和三维拓扑绝缘体中的自旋-轨道耦合，磁化率在磁性的自旋和轨道部分之间具有交叉（交叉）分量。在这项研究中，交叉磁化率的轨道磁化进行了研究，在二维和三维的拓扑绝缘体模型中，外部磁场相互作用的电子自旋塞曼耦合通过不同的g-因子的导带和价带。二维量子自旋霍尔绝缘体的交叉磁化率显示了响应于塞曼耦合的$\mathbb{Z}_2$拓扑相位通过平均g因子的量子化签名，并且即使当电子的$σ^z$守恒被倾斜的磁场打破时，量子化仍然存在。体轨道磁化解释的持续边缘电流归因于手征异常（1+1）维边界。在三维拓扑绝缘体中，我们发现交叉磁化率正比于导电子和价电子的g因子之差，这与二维情况有质的不同。用表面狄拉克费米子理论解释了在相变点处三维交叉极化率的陡变。最后，从时间反演和粒子-空穴对称性的角度讨论了二维和三维情况下交叉磁化率对g因子的依赖关系。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical control of orbital magnetism in magic angle twisted bilayer graphene
本研究利用近红外光调控魔角扭曲双层石墨烯中的轨道磁性和反常霍尔效应，通过光螺旋度调制实现轨道磁化，为关联和拓扑的光学操控提供了新途径。
2025-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Type-II multiferroic Hf$_{2}$VC$_{2}$F$_{2}$ MXene monolayer with high transition temperature
实现多铁性二维（2D）材料应该能够在纳米器件中实现许多功能。然而，到目前为止，预测的二维多铁性是非常少的，共存的，但只有松散耦合（I型）的铁电性和磁性。在此，鉴定了II型多铁性MXene Hf $_{2}$ VC $_{2}$ F $_{2}$单层，其中铁电性直接源自其磁性。非共线的Y型自旋序产生垂直于自旋螺旋平面的极化。值得注意的是，多铁性转变估计发生在室温以上。我们的研究应该打开大门，一个新的分支的二维材料的追求内在的强磁电。
2019-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
