层状介质上的摩擦：声子能深入多深？

Noncontact friction: Role of phonon damping and its nonuniversality

While obtaining theoretical predictions for dissipation during sliding motion is a difficult task, one regime that allows for analytical results is the so-called noncontact regime, where a probe is weakly interacting with the surface over which it moves. Studying this regime for a model crystal, we extend previously obtained analytical results and confirm them quantitatively via particle based computer simulations. Accessing the subtle regime of weak coupling in simulations is possible via use of Green-Kubo relations. The analysis allows to extract and compare the two paradigmatic mechanisms t…

层状磁系统的结构和磁不稳定性

Structural and magnetic instabilities of layered magnetic systems

本文研究了自旋-晶格耦合下二维量子自旋系统的磁序和结构稳定性。对于一个正方形的晶格，它示出的形成是静态的二维二聚化的最有利的形式。我们还表明，这种扭曲可能与长程磁序共存，在一维的情况下。同样，耦合到爱因斯坦声子被发现减少，但不消除交错的磁矩。此外，我们考虑了绝热近似下自旋-声子耦合引起的正方晶格声子谱的重整化。对低温显着软化主要是区边界声子被发现，特别是周围的布里渊区的$(π,0)$点。这一结果与静态极限下的斑晶形成趋势是一致的。我们还指出了由于自旋-声子耦合的晶格上的“磁压力”的重要性。在低温下，这导致晶格的剪切不稳定性的趋势。

层状纳米体系中的电子-声子热交换

Electron-phonon heat exchange in layered nano-systems

我们分析了热功率$P$之间的电子和声子在金属薄膜沉积在独立的电介质膜的温度范围内的声子气体具有准二维分布。在垂直于薄膜表面的方向上的电子波数的量子化导致准二维电子子带的形成。电子-声子耦合在变形势模型中处理，如果我们用$T_e$表示电子温度，用$T_{ph}$表示声子温度，我们发现：$P\equiv P^{(0)}(T_{e})-P^{(1)}(T_{e},T_{ph})$ ; $P^{(0)}$是电子系统向声子“发射”的功率，而$P^{(1)}$是电子从声子“吸收”的功率。由于电子态的量子化，$P$对$(d,T_e)$和$P$对$(d,T_{ph})$显示出与$d$非常强的振荡，形成几乎平行于温度轴的尖锐波峰。在山峰之间的山谷里，$P \propto T_e^{3.5} - T_{ph}^{3.5}$。从谷到峰，$P$增加超过一个数量级，并且在峰上，$P$对温度不具有简单的幂律依赖性。$P$对薄膜厚度的强烈调制可能提供一种控制金属薄膜中的电子-声子热功率和功率耗散的方法。最终，相同的机制可用于检测$d$或表面污染的微小变化。另一方面，金属膜的表面缺陷可能使得难以观察到$P$与$d$的振荡，并且最终由于平均效应，热流在实际实验中将具有对厚度的更平滑的依赖性。

Frenkel-Kontorova-Tomlinson模型中的干摩擦：动力学性质

Dry Friction in the Frenkel-Kontorova-Tomlinson Model: Dynamical Properties

采用一种简单的力学模型Frenkel-Kontorova-Tomlinson模型研究了无磨损摩擦。我们在[Phys. Rev. B，Vol.53，7539（1996）]中介绍了这个模型，其中已经考虑了静摩擦。在这里，该模型被视为恒定的滑动速度。动摩擦的数值计算以及分析。作为滑动速度的函数，它显示了许多结构，这些结构可以通过由所谓的“搓板波”引起的各种声子共振（正常，超谐波和参数）来理解。为了增加相互作用强度，规则运动变得混乱（流体滑动状态）。流体的滑动状态主要取决于m个搓板波衰减到n个声子的通道密度。我们还发现了强的双稳性和相干运动与叠加的暗包络孤子的非破坏性相互作用。

滑动碳纳米管的巨波阻摩擦增强

Giant Wave-Drag Enhancement of Friction in Sliding Carbon Nanotubes

分子动力学模拟表明，当群速度与碳纳米管滑动速度相近的声子共振激发时，摩擦力显著增强.这种效应类似于飞行速度接近声速的飞机所经历的空气阻力的急剧增加，但不同之处在于它可以发生在多个速度范围内，具有不同的幅度，这取决于纳米管的原子级结构。这种现象是一个普遍的现象，可能会发生在其他纳米机械系统。

原子-表面散射中的声子线型

Phonon lineshapes in atom-surface scattering

基于Caldeira-Leggett哈密顿量，从一个简单的随机模型中得到了原子-表面散射中的声子线型。在这个单浴模型中，从创建或湮灭事件产生的激发声子耦合到由无限数量的谐振子组成的热浴，即浴声子。相应的哈密顿量的对角化导致声子频率的声子摩擦或阻尼系数的重整化。此外，当表面存在吸附物时，考虑到吸附物对声子线型及其相应线型的影响，该单浴模型可推广为双浴模型。