Topological Casimir effect in nanotubes and nanoloopes
在类Dirac-like模型的框架下研究了圆柱形和环形碳纳米管中的Casimir效应。拓扑Casimir能量是积极的金属圆柱形纳米管和负的半导体的。圆柱形纳米管沿其轴的环形紧化增加了沿其轴的金属型（周期性）边界条件下的Casimir能量，并降低了Casimir能量的螺旋型紧化。对于有限长度的金属纳米管，作用在管边缘的Casimir力总是吸引的，而对于双金属纳米管，它们对于小长度的纳米管是吸引的，对于大长度的纳米管是排斥的。
2009-11-06 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Energy barriers for collapsing large-diameter carbon nanotubes
单壁碳纳米管（SWNT）以其中空圆柱形而闻名，但大直径管的基态实际上对应于塌陷的哑铃状结构，其中纳米管壁的相对侧接触并通过范德华吸引力稳定。对于这些管，圆柱形的形状是亚稳态的，这是有趣的，从一个配置到另一个跳跃的能量障碍的调查。我们计算的能量障碍单壁碳纳米管崩溃考虑过渡路径，包括初始的局部变形，随后沿单壁碳纳米管轴传播本身。这导致在无限纳米管的极限中有限的和物理上有意义的能量势垒。然而，这样的障碍是令人惊讶的大（几十eV），因此几乎是不可克服的，这基本上防止了在任何合理的温度下的亚稳态圆柱的热崩溃。此外，我们表明，崩溃障碍增加与单壁碳纳米管直径反直觉。最后，我们表明，尽管如此巨大的障碍，单壁碳纳米管可能会崩溃相对容易外部径向力下，我们揭示了最近的实验观察崩溃和圆柱形的单壁碳纳米管的各种直径。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall
Characterisation of Ferromagnetic Contacts to Carbon Nanotubes
我们提出了一个调查不同的薄膜蒸发铁磁材料作为电极在个人的单壁和多壁碳纳米管为基础的自旋器件的适用性。研究了由坡莫合金（Ni_{81} Fe_{19}）、稀释铁磁体PdFe和PdFe/Fe双层膜制成的各种电极形状的微磁特性和它们与碳纳米管的接触形成。合适的设备进行了测试，在低温电子输运测量，显示典型的隧道磁电阻的碳纳米管伪自旋阀。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall
Bloch-point-mediated topological transformations of magnetic domain walls in cylindrical nanowires
圆柱形纳米线制成的软磁材料，与薄带，可以主机域壁的两个不同的拓扑结构。出乎意料的是，我们的实验证据的动态变换的拓扑室壁运动场阈值以上。微磁模拟突出了基本的岁差动力学的一种方式的转变，涉及成核的布洛赫点奇点，但是，未能再现相反的过程。微磁模拟和实验之间的这种罕见差异在材料和计算机科学中提出了迷人的问题。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-adapted real-space density functional theory for cylindrical geometries: application to large X (X=C, Si, Ge, Sn) nanotubes
我们提出了一个适用于圆柱几何的Kohn-Sham密度泛函理论的实空间公式，并将其应用于大X（X = C，Si，Ge，Sn）纳米管的研究。具体来说，从科恩-沙姆方程构成的所有空间，我们减少了问题的基本域，通过将循环和周期对称性存在的角度和轴向的圆柱体，分别。我们开发了一个高阶有限差分并行实现这一提法，并验证其准确性对既定的平面波和实空间代码。利用这种方法，我们分别研究了X纳米管和Xene片的能带结构和弯曲性质。具体来说，我们首先表明，Z字形和扶手椅X纳米管的半径在1至5纳米的范围内是半导体。特别是，我们发现的带隙相对于所有的纳米管的半径，除了扶手椅和锯齿形III型碳变体，我们发现一个逆二次依赖的一个逆线性依赖。接下来，我们利用循环对称性和均匀弯曲变形之间的联系来计算Xene片在Z字形和扶手椅方向上的弯曲模量。我们发现Kirchhoff-Love型弯曲行为的所有片，石墨烯和锡烯拥有最大和最小的模量，分别。此外，除了石墨烯之外，片材表现出显著的各向异性，沿着扶手椅方向具有较大的弯曲模量。最后，我们证明了所提出的方法具有很好的并行缩放，是非常高效的，使从头计算模拟前所未有的规模的系统具有高度的循环对称性。特别是，我们表明，即使是微米级的纳米管可以模拟适度的计算工作。
2019-09-15 cond-mat.mes-hall
Superconducting instability in 3 band metallic nanotubes
受最近小半径纳米管实验的启发，我们研究了圆柱形（5，0）纳米管的超导不稳定性。根据能带结构的计算，这些纳米管在费米能级处具有三个能带。使用费米子重整化群的方法和仔细玻色化处理，我们考虑不同的吸引力的相互作用，介导的声子，在Luttinger液体框架内的效果。我们特别关注特定的超导不稳定性的三带模型，我们认为这些（5，0）圆柱形纳米管的描述。
2006-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fermionic Casimir densities in toroidally compactified spacetimes with applications to nanotubes
本文研究了任意数量的超环面紧化空间维的高维时空中质量旋量场的费米凝聚和能量动量张量的真空期望值。利用Abel-Plana求和公式和zeta函数技巧，给出了两种不同形式的真空期望值。给出了该公式在圆柱形和环形碳纳米管中的应用。我们表明，拓扑Casimir能量是积极的金属圆柱形纳米管和半导体的是负的。圆柱形纳米管沿其轴的环形紧化增加了沿其轴的金属型（周期性）边界条件下的Casimir能量，并降低了Casimir能量的螺旋型紧化。
2009-02-21 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Mode splitting of spin waves in magnetic nanotubes with discrete symmetries
我们研究几何形状如何影响多边形磁性纳米管的自旋动力学。我们发现，通过减少平面刻面的数量来降低纳米管的旋转对称性，分裂出越来越多的自旋波模式，这些模式在圆柱形管中是双简并的。这种由拓扑学控制的分裂与最近在圆柱形纳米管中观察到的拓扑分裂不同。具有面数的半整数或整数倍方位角周期的双重模式，分裂成具有相反镜面对称性的横向驻波轮廓的单重对。此外，多边形的几何形状有利于杂交模式与不同的方位角周期，但相同的对称性，表现在避免水平交叉。这些现象在圆柱几何中是不可想象的，为在纳米尺度上控制自旋动力学提供了新的工具。所提出的概念可以推广到通用的几何形状和序参量的纳米物体，提供了新的途径，工程动态响应的纳米器件。
2022-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Induced fermionic current in toroidally compactified spacetimes with applications to cylindrical and toroidal nanotubes
本文计算了在常规范场作用下，任意数量的超环面紧化空间维的时空中，质量旋量场的费米子流真空期望值。利用Abel-Plana型求和公式和zeta函数技巧，给出了两种不同形式的费米子流。背景时空的非平凡拓扑结构导致了规范场诱导的费米子流的Aharonov-Bohm效应。电流是磁通量的周期函数，其周期等于磁通量量子。在没有规范场的情况下，对于非扭曲场和扭曲场的特殊情况，它消失了。应用的一般公式的Kaluz-Klein型模型和圆柱形和环形碳纳米管。在没有磁通量的情况下，碳纳米管中的总费米子电流消失，这是由于石墨烯六方晶格的两个不同子晶格的贡献被抵消。
2010-08-22 cond-mat.mes-hall gr-qc hep-th
Imaging magnetic vortex configurations in ferromagnetic nanotubes
我们的图像的剩余磁化配置的CoFeB和坡莫合金纳米管（NTs），使用X射线磁性圆二色性光电子显微镜。这些图像提供了通量封闭配置的直接证据，包括全球涡旋状态，其中磁化点周向围绕NT轴。此外，微磁学模拟预测和测量证实，涡旋状态可以通过减少NT纵横比编程为平衡剩余磁化配置。
2017-01-06 cond-mat.mes-hall
Magnetic skyrmions in cylindrical ferromagnetic nanostructures with chiral interactions
我们研究了具有手征相互作用的铁磁材料的圆柱形纳米带和纳米管中稳定磁性skyrmion的几何条件。我们得到的低温平衡态的系统实现模拟退火技术的经典自旋哈密顿与竞争各向同性交换和手征相互作用，径向各向异性和外场。讨论了表面曲率对磁skyrmion的形成、形状和大小的影响。我们证明了Skyrmion相位随曲率的演化是由两个特征长度之间的竞争控制的，即曲率半径$R$（几何长度）和Skyrmion半径$R_{sk}$（物理长度）.在窄纳米管（$R<R_{sk}$）中，skyrmion相演变为条纹相，而在宽纳米管（$R>R_{sk}$）中，出现混合skyrmion-条纹相。最有趣的是，混合相的特点是空间分离的skyrmions条纹由于相对于表面法线的方向施加的领域。在稳定区域（$R \gtrsim R_{sk}$）中，skyrmions保持圆形，并由于其拓扑保护而保持其大小。零场skyrmions被证明是稳定的弯曲的纳米元素与自由边界内相同的稳定区域（$R\gtrsim R_{sk}$）。从实验和技术的角度来看，从稳定性的圆柱表面上的skyrmions进行了讨论。
2020-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dielectric response of cylindrical nanostructures in a magnetic field
我们研究了大的圆柱形分子，如纳米管的介电响应的磁场依赖性。当场致能级交叉发生时，外加电场引起线性而不是通常的二次斯塔克效应。这导致大的介电响应。显式计算进行掺杂纳米管和丰富的结构中的低频介电函数$ε'(H)$的实部被发现时，磁场沿圆柱轴施加。这表明，$ε'(H, T)$的研究可以作为一种光谱工具，为大型环状或圆柱形分子的调查。
2000-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Magnetic hysteresis behavior of granular manganite La$_{0.67}$Ca$_{0.33}$MnO$_3$ nanotubes
利用硅微机械扭转振荡器，沿其主轴方向施加外磁场，测量了两种锰氧化物La_（0.67）Ca_（0.33）MnO_3纳米管在不同温度下的磁滞回线。这些结构由纳米颗粒组成，其铁磁芯被死层包围。基于随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程的微磁计算，进行验证一个简单的模型，允许定量描述系统的铁磁行为。进一步的模拟被用来更深入地分析实验数据，并计算单个纳米管的矫顽场、饱和磁化强度和剩磁以及有效磁体积，在很宽的温度范围内。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall
Magnetic and geometric effects on the electronic transport of metallic nanotubes
低维曲边系统的研究是一个非常有意义的课题。这样的调查包括二维系统的圆柱对称。在这项工作中，我们提出了一个数值研究的电子输运性质的金属纳米管偏离圆柱形的形式，无论是有一个凸起或凹陷，并在磁场的影响下。在这些情况下，发现纳米管可以用作电子的能量高通滤波器。它还表明，该设备可以用来调整传输电子的角动量。
2021-01-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Correlation of Magnetic State Configurations in Nanotubes with FMR spectrum
针对磁性纳米管磁构型表征难题，提出利用剩磁场铁磁共振谱（RFMR）结合微磁模拟、一阶反转曲线测量，揭示不同饱和场方向下纳米管的多种自旋构型及演化规律，为高密度磁存储相关的磁态表征提供了有效方法。
2024-08-18 cond-mat.mes-hall
Electrical Image Potential and Solvation Energies for an Ion in a Pore in a Metallic Electrode or in a Nanotube
电图像电位在小空间中可能是重要的，例如多孔电极中的纳米级孔，其用于电容脱盐和超级电容器。它将在这里示出，在多孔金属材料的孔隙内的图像电位可以大大大于近平壁，作为一个电场垂直于壁的介电常数比水的体介电常数小得多的事实的结果。计算将提出在球形和圆柱形孔的图像潜力。圆柱形孔的计算也可以应用于纳米管。很长一段时间以来，基于分子动力学模拟，人们相信为了推动盐溶液通过小半径纳米管，必须对离子的溶剂化能做功，该溶剂化能在窄纳米管内比在本体中大。然而，窄纳米管中相对较大的图像电荷势能倾向于对抗溶剂化能的这种增加。将讨论图像电位促进盐离子流入纳米管的程度。
2021-12-24 cond-mat.mes-hall
Imaging stray magnetic field of individual ferromagnetic nanotubes
我们使用扫描纳米尺度超导量子干涉装置来绘制单个铁磁纳米管（FNT）产生的杂散磁场随外加磁场的变化。这些图像是在每个FNT被引导通过磁反转时拍摄的，并与对应于特定磁化配置的微磁模拟进行比较。在垂直于FNT长轴施加的磁场中，它们的磁化似乎通过涡旋状态反转，即配置与涡端域或-在足够短的FNT的情况下-与一个单一的全球涡。样品中的几何缺陷和由此产生的理想化的mangetization配置的失真影响测得的杂散场图案。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall
Fractional Flux Periodicity in Doped Carbon Nanotubes
预测了由正方形和蜂窝晶格组成的二维圆柱表面中基态的异常磁通量周期性。基态和持续电流表现出一个近似的分数周期的通量量子为特定的费米能量。周期取决于圆柱体的纵横比和围绕轴的晶格结构。我们讨论了这种非平凡的周期性在重掺杂扶手椅碳纳米管的可能性。
2004-09-18 cond-mat.mes-hall
Current-induced skyrmion motion on magnetic nanotubes
磁性Skyrmions被认为是自旋电子学中最有希望的信息载体。然而，由于Skyrmion的非平凡拓扑结构所引起的Skyrmion霍尔效应会导致Skyrmion在器件边缘的积累甚至湮灭，这阻碍了Skyrmion的实际应用。在这项工作中，我们从理论上研究了电流驱动的磁纳米管，可以被视为“无边”的切向运动的skyrmion。通过微磁学模拟，我们发现skyrmion运动在纳米管上呈现螺旋轨迹，其轴向传播速度与电流密度成正比。有趣的是，skyrmion的环速度随着纳米管厚度的增加而增加。一个简单的解释。由于管是切向Skyrmion运动的无棱边，稳定的Skyrmion传播可以在非常大的电流密度存在下生存，而不会有任何湮灭或积累。我们的结果为克服平面几何中的边缘效应提供了一条新的途径。
2018-12-31 cond-mat.mes-hall
Structure of magnetic domain wall in cylindrical microwire
在一个简单的分析模型内的非晶铁磁微丝的内芯内形成的畴壁（DW）的磁化进行了研究。通过一个有效的Dzyaloshinskiii-Moriya-like各向异性和所产生的DW纹理已被分类的内部应力创建的外壳线的有序的影响。该模型也适用于周期性收缩的纳米线（其核-壳磁性结构遵循静磁学），这使得能够用微磁学模拟验证DW结构的预测。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall
Theoretical study of current-induced domain wall motion in magnetic nanotubes with azimuthal domains, including Œrsted field and spin-transfer torques
结合$1$ D解析模型和微磁学模拟，对具有方位磁化的无限长纳米管在电流作用下的磁畴壁行为进行了理论综述.我们强调的效果，除了自旋转移扭矩已经在很大程度上理解在平坦的带，出现具体的管状几何形状：\OErsted场和曲率引起的磁各向异性，从交换和材料生长。根据管的几何形状和方位各向异性的强度，布洛赫壁或内尔壁在静止时出现，导致两种运动状态，主要由自旋转移力矩或\OErsted场控制。我们确定在所有情况下的沃克击穿电流，并突出最合适的参数，以实现高畴壁速度。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall
All-electrical manipulation of electron spin by the spin-orbit interaction in a semiconductor nanotube: analytical results
研究了半导体纳米管/圆柱纳米线中的二维电子气在Rashba自旋轨道相互作用下对电子自旋态的控制.我们提出了两种极限情况下的解析解，其中自旋轨道相互作用的结果从（A）径向电场和（B）沿z轴的纳米管施加的电场。在情况（A）中，对应于相反自旋的两个最低能带的叠加导致电子自旋围绕纳米线轴的进动。我们发现，如果注入电子的能量达到与叠加态的两个分量相关的能级交叉对应的值，则自旋进动的方向从顺时针变为逆时针。在情形（B）中，我们得到了z自旋分量的阻尼振荡，其周期随坐标z的变化而变化。我们还表明，阻尼振荡的z自旋分量的平均值的形式拍本地化沿纳米线轴。
2013-12-05 cond-mat.mes-hall
Violation of the Universal Behavior of Membranes Inside Cylindrical Tubes at Nanoscale
近年来，基于经典弹性力学理论和宏观实验，人们提出了圆柱管内薄板的构象具有普遍性的观点。一个自然的问题是，这种行为在纳米尺度上是否仍然存在。基于分子动力学模拟和分析模型的石墨烯和氮化硼膜内的碳纳米管限制，我们表明，在宏观尺度上观察到的普遍性类违反了纳米尺度。这些差异的确切起源是解决和证明是有关的表面和原子的影响。
2014-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Modeling magnetic-field-induced domain wall propagation in modulated-diameter cylindrical nanowires
调制直径圆柱形纳米线中的畴壁传播是设计三维磁存储器件的一个关键现象。本文从理论上研究了在磁场作用下，直径调制的圆柱形纳米线内的横向畴壁行为。特别是，畴壁钉扎接近的直径调制进行了量化，无论是数值上，使用有限元微磁模拟，和分析。定性分析模型的平缓倾斜调制导致一个简单的标度律，这可能是有用的，以指导纳米线设计时，分析实验。结果表明，畴壁退钉扎场的大小与调制斜率成正比。
2018-07-17 cond-mat.mes-hall
Domain-wall-assisted giant magnetoimpedance of thin-wall ferromagnetic nanotubes
利用微磁学模拟方法研究了周向排列的薄壁纳米管在sub-GHz和GHz频段的磁阻抗效应。我们认为空的铁磁管，以及充满非磁性导体的圆形横截面（纳米线覆盖）集中在低场制度MI（低于低频铁磁共振的特征场）的管。在此场区，磁绝缘的有效机制与垂直于管轴的畴壁位置的振荡有关。两种机制的驱动DW运动的交流电流被考虑在内，通过奥斯特场和通过自旋转移力矩的驱动。对直径为300 nm的Co纳米管进行了模拟。可分辨的低场MI超过100%，而基于DW的巨MI的高灵敏度的场区域具有数十kA/m的宽度。后者是广泛可调的，通过改变驱动交流电流的密度，它的频率，和纳米管的长度。特别感兴趣的是DW的共振运动，由于与纳米管端的条件进行了讨论的相互作用。
2018-09-01 cond-mat.mes-hall
Negative Friction and Reversible Energy Exchange Between Orderly Motion and Phonons in Carbon Nanotube Oscillator
研究了300 ~ 500 K温度范围内两个同轴碳纳米管孤立系管间有序轴向运动和振动模式之间的能量交换。研究发现，管间轴向运动所消耗的多余的范德华能量主要存储在振荡器的低频机械模式中，并且这种能量交换是可逆的。首次报道了同心圆柱形碳纳米管振子中的负摩擦这一新的纳米级摩擦学现象。
2004-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deformation of Nanowires and Nanotubes
本文通过分析形变海森堡代数，研究了纳米结构有效场理论次领头阶修正对纳米线和纳米管能量的影响。
2023-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-orbit torque driven motion of chiral domain walls induced by radial magnetization in nanotube geometry
本研究理论分析径向磁化PMA纳米管中手性畴壁，发现静磁相互作用产生类DMI效应稳定Néel壁，并量化SOT驱动运动，表明可通过管径和交换刚度调控畴壁速度，拓展器件应用。
2025-08-26 cond-mat.mes-hall
Chiral breakdown engineered by mesoscale Dzyaloshinskii-Moriya interaction in biaxial magnetic nanotubes
该研究解析探究含不同对称性本征Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的双轴磁性纳米管畴壁特性，揭示几何驱动相互作用的调控作用及手性破缺机制，为相关磁振子与存储应用提供新框架。
2025-02-12 cond-mat.mes-hall
Curvature-mediated spin textures in magnetic multi-layered nanotubes
对人工设计的三维磁性纳米结构的科学和技术探索开辟了通往令人兴奋的新物理现象的道路，这些物理现象源于三维空间中自旋纹理、拓扑结构和挫折的复杂性增加。理论预测，平衡磁基态的二维系统，反映了对称（海森堡）和反对称（Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction））之间的竞争交换相互作用显着修改曲面上的局部曲率半径时，变得可比的基本磁长度尺度。在这里，我们提出了一个8 nm的薄磁性多层膜的自旋织构的生长诱导的面内各向异性和沉积在弯曲的表面上的1.8 μm长的非磁性碳纳米线，半径为67 nm的实验研究。利用磁性软X射线层析成像技术，以约30 nm的空间分辨率恢复了该纳米管中的三维自旋构型。在纳米管的两端上的两个涡旋配置与相反的循环之间的过渡发生通过畴壁，该畴壁相对于线轴以倾斜角度对齐。三维微磁模拟支持的实验观察，并表示可视化的曲率介导的磁共振。它们还允许磁性多层纳米管的磁性值的定量估计。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall
Incommensurate double-walled carbon nanotubes as one-dimensional moiré crystals
圆柱形多壳层结构是纳米线中常见的原子排列方式之一。作为多壳层，定义明确的原子周期性很难在其中实现，因为其中单个壳层的周期单位通常不匹配，除了极少数情况外，这对理解其物理性质构成了挑战。在这里，我们表明，由单个壳层的原子晶格叠加产生的莫尔图案是决定其电子结构的决定性因素。作为一个例子，双壁碳纳米管显示出其电子性质从金属到半导体并进一步到绝缘状态的惊人变化，这取决于它们的莫尔图案，即使它们仅由具有几乎相似的能隙和直径的半导体纳米管组成。因此，非周期性多壳层纳米线可以被归类为具有不同电子结构的新的一维莫尔晶体。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall
Analysis of the Collective Behavior of a 10 by 10 Array of Fe3O4 Dots in a Large Micromagnetic Simulation
我们报告了一组100个铁氧体（Fe $_3$ O $_4$）圆柱形点，排列在一个10 × 10的正方形（平面）阵列的侧面3.27 $μ$ m，由外部面内磁场激发的完整（3D）微磁模拟。由此产生的功率谱的磁激励和动态磁化场在由此产生的共振模式进行了研究。的吸收光谱偏离单粒子参考模拟，提出了一个模式转移和分裂的效果。我们发现通过阵列中心的反转对称性，在这个意义上，每个粒子和它的反转对应物共享近似相同的磁化模式行为。磁振子设计的目的是同步或相干调谐的自旋波激发在给定的空间上分离的点内的一个规则的正方形阵列可能会受益于这里描述的新效果。
2011-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the nucleation of domain walls along multi-segmented cylindrical nanoelements
利用蒙特卡罗模拟研究了由纳米线和纳米管交替组成的三段圆柱形纳米元件的磁化反转。这样的纳米元件可以具有三态行为，由于在线管界面处的畴壁的亚稳态钉扎，在滞后曲线中具有中间平台。事实证明，涡旋以及横向畴壁有助于磁化反转。通过改变元件的几何参数、顺序或材料，可以定制畴壁的成核位置以及它们的成核场。特别有趣的是，通过改变混合纳米元件的几何形状，可以在相同或相反的方向上连贯地驱动畴壁。这一重要特性为基于畴壁移动的逻辑器件的构造增加了额外的灵活性。另一个突出的结果是，畴壁可以在元件的中心附近成核，然后当施加的场增加时，横穿圆柱形结构的外尖端，这也打开了使用这些三段纳米元件用于畴壁的场诱导递送作为大的成核垫的替代物的可能性。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Shaping electron wave functions in a carbon nanotube with a parallel magnetic field
一个磁场，通过它的矢势，通常只在横交于磁场的方向上引起电子波函数的可测量的变化。在这里，我们从实验和理论上证明，在碳纳米管量子点，结合圆柱形拓扑结构和二分六边形晶格，沿纳米管轴的磁场的影响也电子态的纵向分布。在我们实验中的高磁场（高达17 T）下，波函数可以从两端具有节点的“半波谐振器”形状一直调谐到一端具有波腹的“四分之一波谐振器”形状。这又导致电导对磁场的明显依赖性。我们的结果表明，在具有非平凡晶格和拓扑结构的量子系统中，利用磁场控制波函数是一种新的策略。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall
Magnetic nanowires and nanotubes
本文综述了磁性圆柱形纳米线和纳米管的合成、磁性及其应用。“纳米”我们认为直径合理地小于微米。在这个尺度上，与微磁和传输长度尺度相比，出现了新的特性。同时，由于所涉及的自由度有限，这使得底层物理更容易理解。这些物体的三维性质和曲率也有助于它们的特定属性，与图案平面元素相比。虽然纳米线和后来的纳米管的话题在几十年前就开始了，但由于合成，理论和表征工具的进步，它仍然蓬勃发展。这使得人们可以访问更复杂的功能结构，并将重点从大型组件的材料类型测量转移到单一对象的研究。我们首先概述了常见的制造方法，产生纳米线，纳米管和结构的几何形状（直径，形状的变化）或材料（段，核壳结构），形状或核壳工程。然后，我们回顾它们的磁性：全球测量，磁化状态和开关，单畴壁静态和动态，和自旋波。对于每一个方面，理论和实验都进行了调查。我们还提到了对这些有用的标准表征技术。最后，我们提到了新兴的应用磁性纳米线和纳米管，随着该主题的预期前景。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall
Experimental observation of the curvature-induced asymmetric spin-wave dispersion in hexagonal nanotubes
对弯曲磁性纳米物体的理论和数值研究预测了许多可以被称为磁手性效应的激励效应，这些效应并不源于固有的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用或表面诱导的各向异性。这些手征效应的起源是存在于所有磁性材料中的各向同性交换或偶极-偶极相互作用，但被曲率重整化。在这里，我们实验证明，曲率引起的影响源自偶极-偶极相互作用是直接观察到的测量自旋波传播的磁性纳米管与六角形截面，使用时间分辨扫描透射X射线显微镜。我们表明，色散关系是不对称的波矢量反转时，传播方向是垂直于静态磁化。因此，相同频率的反向传播自旋波表现出不同的波长。六方纳米管具有复杂的色散，这是由于自旋波模式局限于平面或平面之间的极端弯曲区域。实验和微磁学模拟得到的色散关系符合得很好。%的不对称自旋波输运存在于所有模式，促进磁振子应用的六边形纳米管。这些结果表明，自旋波输运在三维空间是可能的，偶极-偶极诱导的磁手征效应是显著的。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cylindrical surface plasmon mode coupling as a three-dimensional Kaluza- Klein theory
采用三维Kaluza-Klein理论描述了纳米线或纳米通道中的柱面等离子体激元（CSP）模式耦合，其中紧致化的第三维被认为是金属圆柱的角坐标。较高（n>0）的CSP模式被示出为使量子化的有效电荷与它们的角动量n成比例。在纳米线中，这些缓慢移动的电荷通过具有零角动量（n=0）的快速无质量CSP表现出强的长程相互作用。这种模式耦合理论可以用于描述圆柱形纳米线和纳米通道的非线性光学（例如，在单光子隧穿效应中），并且可以进一步扩展到描述具有非零角动量的电子在细金线和碳纳米管中的相互作用
2002-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Head-to-head domain walls in one-dimensional nanostructures: an extended phase diagram ranging from strips to cylindrical wires
到目前为止，一维结构中的磁畴壁仅在扁平条带或具有紧凑横截面（正方形或圆盘形）的圆柱形结构的情况下进行了理论描述。在这里，我们描述了一个扩展的相图统一的两个图片，广泛覆盖（宽度，厚度）空间。它是根据对称性和相变参数以及微磁模拟得出的。一个简单的分类，所有的畴壁在两个品种的基础上，提出了它们的拓扑结构：无论是与组合的横向/涡旋字符，或布洛赫点型。每个品种内的磁化强度的确切安排主要是由于需要减少偶极能量，从而产生不对称和卷曲结构。数值评估器被引入量化卷曲，和比例律推导出解析的一些等能量线的相图。
2014-12-01 cond-mat.mes-hall
Surface electron perturbations and the collective behavior of atoms adsorbed on a cylinder
单壁碳纳米管呈现出无缝的圆柱形石墨烯表面，因此是研究二维原子和分子物理并接近一维极限的理想吸附基底。当悬浮的纳米管被制成晶体管时，其机械共振的频率偏移允许精确测量吸附的质量，直到单原子水平。在这里，我们表明，它的电特性也被修改的吸附原子和分子，部分是由于它们和碳表面之间的小电荷转移。我们量化这种电荷转移，发现它类似于许多不同的物种，并使用相关的灵敏度的电导进行研究的相变，临界标度，动力学波动，和耗散亚稳态在一个系统中的相互作用的原子局限于一个圆柱形的几何形状。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall
Ring current effects on the dielectric function of cylindrical nano-organic materials
我们回顾了最近的研究结果的圆柱形纳米有机材料的介电函数的行为在非常低的频率在磁场。对于圆柱形结构-如碳纳米管-极化率被证明是纵向磁场的不连续函数，其中平台状区域被突然的跳跃或峰值分开。指出了极化率中的每个不连续性与由磁场引起的基态和第一激发态之间的交叉之间的关系。这种一对一的对应关系建议使用在外加磁场中的介电函数的测量，以获得关于圆柱形纳米结构的电子结构的信息。此外，它示出，通过研究有限的石墨烯层，在磁场中的极化率的测量可能是一个强大的方式用于检测可能的边缘状态在无定形碳材料，如活性碳纤维。最后，电子-电子相互作用的重要性是强调通过讨论的例子强烈相互作用的电子在环或圆柱体，在无限的相互作用的限制。
2002-03-04 cond-mat.mes-hall
Magnetization dynamics in a three-dimensional interconnected nanowire array
通过频域微磁模拟研究三维互连磁性纳米线阵列的高频磁化动力学，揭示共振与几何和磁构型的关联，展示其在可调谐磁子器件中的应用潜力。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall
Hofstadter butterflies of carbon nanotubes: Pseudofractality of the magnetoelectronic spectrum
垂直磁场中二维正方形晶格的电子光谱被称为霍夫施塔特蝴蝶[Hofstadter，Phys. Rev. B 14，2239（1976）。]。我们已经计算出准一维类似物的霍夫施塔特蝴蝶碳纳米管（CNT）。对于单壁CNT的情况，通过石墨烯倒易晶格中的区域折叠来实现平行于管轴的磁场是简单的。我们还研究了垂直的磁场，与平行的情况下，导致一个更丰富的，伪分形谱。此外，我们已经调查了磁场刺穿双壁碳纳米管，并发现强烈的签名的壁间相互作用所产生的霍夫施塔特蝴蝶光谱，这可以理解的帮助下，一个极小模型。在所有垂直磁场谱中普遍存在的是在特定能量和磁场值处存在尖点突变。解决沿管圆周的状态密度允许识别的蛇状态已经预测的非均匀磁场在二维电子气。一个解析模型的磁谱的电子在一个圆柱形表面上被用来解释的一些结果。
2006-10-24 cond-mat.mes-hall
Investigation of light conduction in single-wall and double-wall carbon nanotubes
碳纳米管（CN）由管状石墨层制成。这些大分子都具有一些有趣的特性，在论文的第一章中对这些特性进行了概括性的介绍。在论文的其余部分，研究了金属纳米碳的光传导。在第二章中，我们将金属单壁碳纳米管模拟为二维自由电子气层，得到了二维电子气层上的电子密度，并求解了这些圆柱波导的麦克斯韦方程组。我们假设二维气体层上的电子振荡和沿CN传播的电磁波具有相同的时间依赖性或频率。这一假设是表面等离子体激元光传导的必要条件，也就是说，表面等离子体激元是在光的衍射极限以下的纳米尺度上传导激光束的唯一机制。在第三章和第四章中，我们将边界条件应用到麦克斯韦方程组的解中，得到了单壁和双壁CN的横电（TE）和横磁（TM）模的色散关系。在第五章中，我们研究了相对论电子束对单壁和双壁碳纳米管产生表面等离子体激元的影响，并计算了快电子束作用下碳纳米管的色散关系图。这产生的频率，波长和表面等离子体波的相对论光束沿CN金属波导创建的群速度。
2022-07-31 cond-mat.mes-hall
Monte Carlo study of magnetic nanoparticles adsorbed on halloysite $Al_2Si_2O_5(OH)_4$ nanotubes
研究了磁性纳米粒子吸附在埃洛石表面的性质。为此，采用非平衡蒙特卡罗方法求解了具有随机自旋分布的圆柱表面上的磁哈密顿量。我们的模拟参数：各向异性常数，纳米颗粒的尺寸分布，饱和磁化强度和埃洛石模板的几何参数取自最近的实验。我们计算的磁滞回线和温度依赖性的零场冷却（ZFC）的磁化率，最大值决定了阻塞温度。结果表明，纳米粒子之间的偶极-偶极相互作用适度地增加了阻断温度，并微弱地增加了矫顽力。所获得的磁滞回线（例如，Ni纳米颗粒的矫顽磁力值）与实验数据基本一致。我们还讨论了各向异性和偶极-偶极相互作用的变化的磁滞回线和ZFC磁化率的敏感性，以及金属纳米颗粒的3D壳层占据，特别是我们预测更大的矫顽力Fe，比Ni纳米颗粒。
2017-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Metastable domain wall dynamics in magnetic nanowires
我们研究了小直径圆柱形纳米线中畴壁对的亚稳态的形成和控制，其中横壁是低能态。我们表明，这些对在一定条件下形成束缚态，寿命长达200ns，并通过自旋极化电流的影响而稳定。它们的稳定性进行了分析与模型的基础上的静磁相互作用和三维微磁模拟。束缚态的出现可能会阻碍设备的运行。
2014-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermionic condensate and Casimir densities in the presence of compact dimensions with applications to nanotubes
本文研究了在两平行板几何中，在具有任意数量的超环面紧化空间维数的Minkowski时空背景下，在一个常规范场存在下，有质量费米子场的费米子凝聚和能量动量张量的真空期望值.袋边界条件施加在板和周期性条件与任意阶段被认为是沿紧凑的尺寸。费米子凝聚中的边界诱导部分和真空能量密度都是负的，与周期性条件下的相位和规范势的大小无关。因此，板之间的相互作用力总是吸引的。然而，在量子场被限制在板之间区域的物理情况下，纯拓扑部分也有贡献，然后所产生的力可以是吸引力或排斥力，这取决于沿着紧凑维度的周期性条件中编码的特定相位，也取决于规范势。圆柱形碳纳米管的一般公式的应用被认为是，在一个Dirac-like理论的框架内，在石墨烯的电子态。在没有磁通量的情况下，半导体纳米管的能量密度总是负的。对于金属纳米管，长管的能量密度为正，短管的为负。所产生的卡西米尔力作用在纳米管的边缘是有吸引力的短管管的手性的独立性。长纳米管的力的符号可以通过调节磁通量来控制。这开辟了一条道路，以设计高效的驱动器在纳米级的卡西米尔力。
2011-02-10 cond-mat.mes-hall gr-qc hep-th
Domain-wall circulation gating and pinning via compositional engineering of cylindrical nanowires
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Alba Synchrotron Light Facility, CELLS（阿尔巴同步辐射光源，CELLS）；Synchrotron SOLEIL（SOLEIL同步辐射中心）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，内耳研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, CEA, SPINTEC（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，SPINTEC）
本文通过微磁学模拟与实验，研究圆柱形磁性纳米线中化学调制与畴壁的相互作用，发现调制既能通过静磁排斥和局部能量阱控制畴壁运动，又能切换畴壁内部环向，为利用畴壁位置和内部结构进行三维信息存储与处理提供新途径。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall
Topological analysis and experimental control of transformations of domain walls in magnetic cylindrical nanowires
本文通过实验和微磁模拟研究了磁性圆柱纳米线中畴壁在纳秒尺度下的拓扑转变，提出了结合体和表面特征的全局拓扑不变量，并实现了通过控制电流脉冲对拓扑变化的实验重现。
2025-05-05 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Dynamics and reversible control of the vortex Bloch-point vortex domain wall in short cylindrical magnetic nanowires
本研究通过数值模拟与解析建模，揭示短圆柱形铁磁纳米线中SV与BP-DW态的可逆切换机制，给出低功耗操控的最优参数，为拓扑磁存储器研发提供新方向。
2023-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Modeling the shape of axisymmetric skyrmions in magnetic multilayers
本文提出了一个全面的垂直各向异性磁性多层膜中孤立轴对称Skyrmions的微磁模型。最值得注意的是，内部偶极场的重要作用被广泛认为是最小量的假设上的磁化曲线。多层Skyrmions的三维结构是由它们在每一层中的径向轮廓建模的。我们首先比较的结果，在笛卡尔坐标系中的一个完整的微磁描述的模型。我们的模型结合了层依赖的大小和手性的skyrmions的信息。我们还提供了一个方便的标准，以表征稳定的skyrmions对各向异性的伸长，将打破他们的圆柱对称性，这允许确认确定的解决方案的稳定性。由于该模型能够处理通过多层skyrmions的厚度扭曲的磁化配置，它可以提供任何潜在的混合手性在skyrmions由于Dzyaloshinskiiii-Moriya和偶极相互作用的相互作用在多层的预测。最后，我们应用我们的模型的结果来描述的电流驱动的混合手征skyrmions的动力学。使用Thiele形式主义，我们表明，我们可以预测的力施加在多层skyrmion垂直自旋极化电流，这提供了一种方法，以符合混合skyrmion手征和自旋电流注入几何形状，以优化skyrmion运动在多层膜中，以最大限度地提高电流诱导的速度，或取消skyrmion霍尔角的目的。
2018-07-13 cond-mat.mes-hall
3D versus 2D domain wall interaction in ideal and rough nanowires
利用微磁学模拟研究了平面（2D）和圆柱形（3D）纳米线中横向磁畴壁（TDWs）之间的相互作用。我们发现，在完美的和表面变形的电线的自由TDWs的行为不同，作为3D TDWs结合成亚稳态的平均寿命为300 ns取决于粗糙度，而2D TDWs不由于2D形状各向异性。当2D和3D TDW被钉扎在人工收缩处时，它们的行为相似，因为它们主要通过偶极场相互作用。这种静磁相互作用可以用多极展开的点电荷模型来描述。在表面变形金属丝中，随着退钉扎场的减小，相互作用变得更加复杂，动力学钉扎会导致局部共振。这会强烈影响基于DW的设备中TDW的控制。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Casimir effect in hemisphere capped tubes
本文研究了具有一般曲率耦合的有质量标量场在（2+1）维时空背景中的真空密度，该背景对应于一个带半球帽的圆柱管.一套完整的模式功能的构造和正频率Wightman函数的圆柱形和半球形子空间进行评估。在此基础上，讨论了真空场平方和能量动量张量的期望值。在分隔两个子空间的边界上，平均场平方和法向应力是有限的，而能量密度和平行应力则随着到边界的距离的倒数幂而发散。对于共形耦合场，真空能量密度在空间的圆柱部分为负。在半球上，它在顶部附近为负，在边界附近为正。在最小耦合的情况下，杯上的能量密度为负。在管上，它在边界附近为正，在很远的地方为负。虽然子空间的几何形状不同，但边界两侧的卡西米尔压力相等，净卡西米尔力为零。所得结果可应用于长波长近似下的有效场论所描述的加盖碳纳米管。
2014-08-27 cond-mat.mes-hall gr-qc quant-ph
Mechanism of current-assisted Bloch-point wall stabilization for ultra fast dynamics
圆柱形软磁纳米线中存在两种畴壁：横向涡旋壁（TVW）和布洛赫点壁（BPW）。后者有望防止通常的沃克击穿，从而实现高畴壁速度。最近我发现[M]。Schöbitz \etal，物理学评论快报。123，217201（2019）]，以前被忽视的OErsted场与电流是实验中的关键，以稳定BPW和达到600米/秒以上的速度与自旋转移。在这里，我们详细研究这种情况下，微磁模拟和建模。通过可能涉及布洛赫点的成核和/或湮灭的机制，BPW的方位角环流的切换以匹配奥斯特场的方位角环流发生在与$1/R^3$（$R$是导线半径）成比例的阈值电流之上。畴壁动力学仍然是一个低于沃克型，速度主要由自旋转移扭矩单独决定。
2020-11-30 cond-mat.mes-hall
Domain wall pinning in a circular cross-section wire with modulated diameter
具有直径调制的圆柱形纳米线中的畴壁传播是设计物理导向器件或破坏性三维磁存储器的关键现象。本章提出了一个组合的分析建模和微磁模拟，目的是提出一个全面的全景的物理钉扎的畴壁调制时，移动的刺激下的磁场或自旋极化电流。为了考虑简单的物理，我们考虑最多几十纳米的直径，并相应地横向类型的畴壁。使用适当的近似建模提供了简单的比例律，而模拟则更准确，可以细化结果并定义模型的有效性范围。虽然钉扎随着直径的相对变化而增加，但关键特征是在考虑电流而不是场时，由于与直径的增加相关的电流密度的急剧减小，在直径的增加处钉扎的效率大得多。
2019-06-18 cond-mat.mes-hall
