Double Dressing and Manipulation of the Photonic Density of States in Nanostructured Qubits
在这项工作中，一个模型来研究半导体量子比特和两个含时电场之间的耦合。通过在共振单色双修整制度中使用它，从理论上和数值上证明了对强受限激子的光学态局域密度的控制。在模拟的发射光谱中观察到允许的能量跃迁的急剧变化，产生可调谐的光学活性频率范围的加宽。所提出的结果是在良好的定性和定量协议与最近的实验观察。
2013-05-24 cond-mat.mes-hall
Tuning magnetism in graphene nanoribbons via strain and adatoms
结合紧束缚和密度泛函理论，研究应变和H吸附原子对锯齿型石墨烯纳米带磁性的调控，发现纵向应变增强边缘磁矩，且缺陷体系在应变下出现整数磁矩平台，对碳基纳米磁性器件具应用价值。
2025-01-18 cond-mat.mes-hall
Multi-Orbital Interactions and Spin Polarization in Single Rare-Earth Adatoms
本研究利用轨道分辨X射线光谱量化了表面吸附Nd原子的库仑积分与轨道占据变化，并通过XMCD识别出5d轨道磁矩及其与4f自旋的耦合，验证了该方法在稀土体系中的可靠性。
2024-05-24 cond-mat.mes-hall
Large insulating nitride islands on Cu3Au as a template for atomic spin structures
我们在Cu $_3$ Au的（100）表面上可控生长了c（2 $\times$ 2）N岛，它可以作为操纵磁性吸附原子的绝缘表面模板.与通常使用的Cu（100）/c（2 $\times$ 2）N表面（其中岛尺寸由于应变限制而不超过几纳米）相比，当前系统在金属和吸附层之间提供更好的晶格匹配，允许形成更大的无应变岛。我们表明，我们可以实现从几十到几百纳米的岛的大小，增加了潜在的建筑面积的一个因素10 $^3$。最初的操纵尝试显示，无论是在操纵或光谱吸附原子的行为没有明显的差异。
2018-07-20 cond-mat.mes-hall
Hydrogen adsorption-induced nanomagnetism at the Si(111)-(7$\times$7) surface
非磁性半导体表面磁性的产生对于自旋电子学器件的实现具有重要意义。特别是，量子纳米结构内电子自旋的耦合可以用于纳米磁性应用。本文基于第一性原理密度泛函理论计算，证明了H原子在Si（111）-（7 $\times$ 7）表面的吸附诱导了周围Si悬挂键的自旋极化及其自旋有序化.结果表明，氢吸附在一个休息原子网站表现出Jahn-Teller的扭曲，伴随着电荷转移从休息原子到最近的相邻吸附原子。这种电荷转移增加了费米能级上这三个吸附原子的局部态密度，从而诱导了Stoner型不稳定性，在吸附的H原子周围产生了亚铁磁吸附原子DBs。同时，H原子在吸附原子上的吸附并不引起自旋极化，但随着吸附H原子的增加，通过电荷从静止原子向吸附原子的转移，静止原子DBs出现亚铁磁有序.我们的研究结果提供了一个微观机制的H-诱导自旋有序的Si DBs在原子尺度上，这铺平了一条新的途径，在代表性的半导体表面的纳米磁性的设计。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall
A novel method for the injection and manipulation of magnetic charge states in nanostructures
实现下一代磁性纳米技术的承诺取决于在纳米尺度上控制磁状态的新方法的发展。目前需要简单而灵活的技术来访问奇异的磁化状态，而无需复杂的制造和应用过程。360度畴壁（磁化中的亚稳扭曲，其将平行磁化的两个畴分开）是一种这样的状态，其目前在数据存储和磁振子中引起极大兴趣。在这里，我们展示了一个简单而强大的过程，移动磁荷，实验提供的磁力显微镜尖端，可以写和操纵磁荷状态的铁磁纳米线。该方法适用于各种各样的纳米线架构，与现有技术相比具有相当大的优势。我们通过对Py和Co纳米线中360度畴壁的注入和空间操作来证实该方法的有效性。针尖-纳米线相互作用的微磁学模拟支持实验结果。
2016-08-19 cond-mat.mes-hall
Fine energy splitting of overlapping Andreev bound states in multi-terminal superconducting nanostructures
最近提出的单Andreev束缚态实验，使相关的多终端超导纳米结构中的这些状态的详细分析。我们评估的退化Andreev束缚态的能量分裂，重叠在超导铅，并发现分裂减少了一个小的因素相比，他们的能量$\sqrt{R G_Q}$，$R G_Q$是在正常状态下的重叠区域的无量纲电阻。这允许在这些状态下对准粒子进行量子操纵。我们提供了一个简单的计划，这样的操纵。
2019-06-16 cond-mat.mes-hall
Probing magnetic interactions between Cr adatoms on the $β$-Bi$_2$Pd superconductor
我们发现，超导体上的耦合原子二聚体的磁有序性是由它们的能隙内光谱特征揭示的。在超导体$β$ -Bi $_2$ Pd表面上的铬原子显示Yu-Shiba-Rusinov束缚态，在隧穿谱中被检测为成对的间隙内激发。我们通过原子操作形成Cr二聚体，发现它们的间隙内特征相对于单个原子出现移位或分裂。的光谱变化表明，二聚体的磁耦合的铁磁和反铁磁之间的变化取决于其在表面上的配置，在良好的协议与密度泛函理论模拟。这些结果证明超导带隙内态谱是一种精确的探测原子尺度结构磁有序性的工具。
2017-09-26 cond-mat.mes-hall
Supercurrent detection and manipulation of topological phase transitions in Shiba-Majorana hybrid systems
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Technische Universität Braunschweig（布伦瑞克工业大学）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）；Universität Hamburg（汉堡大学）；International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁拓扑国际研究中心）；University of Basel（巴塞尔大学）
该研究针对Shiba-Majorana混合系统，提出通过超流探测拓扑非平凡吸附原子系统基态宇称变化的非侵入式方案，揭示临界电流的特征不连续性，验证了结果在有限温度和不同隧穿 regime下的鲁棒性。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single Spin Localization and Manipulation in Graphene Open-Shell Nanostructures
预测表明，石墨烯可以从其$π$ -电子的库仑排斥中自发地产生磁性，但其实验验证一直是一个挑战。在这里，我们报告的观察和操纵的个别磁矩本地化的石墨烯纳米结构上的Au（111）表面。使用扫描隧道光谱，我们检测到的存在下，通过近藤效应的碳骨架的某些锯齿形网站本地化的单电子自旋。两个附近的自旋被发现耦合到一个单重态基态，和他们的交换相互作用的强度通过单重态-三重态非弹性隧道电子激发测量。理论模拟表明，电子关联导致自旋极化自由基态的实验观察到的空间分布。与这些自由基结合的氢原子会淬灭它们的磁矩，这使得我们能够用显微镜的尖端来切换纳米结构的自旋。
2018-08-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Manipulation of the magnetic configuration of (Ga,Mn)As nanostructures
我们研究了由（Ga，Mn）As制备的L形纳米结构的磁性反转。由于光刻图案化导致的应变弛豫导致每个臂具有单轴磁各向异性。我们的分析证实，磁反转发生通过相干旋转和畴壁传播的组合与畴壁位于在磁滞回线的中间阶段的设备的角落。从我们的分析中可以提取畴壁能量。这样的器件已经在电流诱导的畴壁运动的研究中找到了实现，并且具有作为非易失性存储器元件的应用的潜力。
2009-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin manipulation in graphene nanostructures
我们提出了一种机制，以驱动单重态-三重态自旋跃迁电，在一个广泛的类的石墨烯纳米结构，目前对间隙零模式，本地化在相对的亚晶格。实例是具有短锯齿形边缘的矩形纳米石墨烯、具有拓扑间隙状态的扶手椅带异质结和具有sp $^3$官能化的石墨烯岛。零模的杂化和库仑排斥之间的相互作用导致有利于单重态基态的对称交换相互作用。向石墨烯纳米结构施加离面电场产生额外的Rashba自旋轨道耦合，这导致混合$S=0$和$S=1$流形的反对称交换相互作用。我们表明，调制的时间无论是离面电场或所施加的磁场允许进行电驱动的自旋共振在一个系统中具有很长的自旋弛豫时间。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological States in Dimerized Quantum-Dot Chains Created by Atom Manipulation
拓扑电子相存在于各种天然存在的材料中，但也可以人工创建。我们使用低温扫描隧道显微镜在半导体表面上创建相同量子点的二聚链，并证明这些链产生一维拓扑相。这些点是由带电的吸附原子组装而成的，产生了一个单原子精确作用于半导体表面态电子的限制势。量子点之间的量子耦合导致电子态位于链的末端，以及故意创建的内部畴壁，与Su-Schrieffer-Heeger模型的预测一致。扫描隧道光谱也揭示了偏离这个既定的模型表现在一个不对称的水平谱和边界状态的能量转移。出现偏差是因为点是带电的，因此导致沿链变化的现场电位。我们表明，这种变化可以减轻静电门使用辅助带电吸附原子，使微调的边界状态和控制它们的量子叠加。实验数据，这是补充理论建模的潜力和由此产生的本征态，揭示了静电在这些工程量子结构的重要作用。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall
Spin-current manipulation of photoinduced magnetization dynamics in heavy metal / ferromagnet double layer based nanostructures
自旋电流提供了一种控制静态和动态磁特性的方法，因此它们对于下一代MRAM器件或自旋扭矩振荡器至关重要。在光磁效应的背景下，操纵动力学是特别有趣的。在典型的$3d$过渡金属铁磁体如CoFeB中，光致磁化动力学的寿命被限制为大约1 ns，这例如强烈限制了利用磁振子晶体滤波装置中的波性质的机会。在这里，我们调查的潜在的自旋电流，以增加自旋波寿命的功能双层系统，由重金属（8纳米的$β$ -钽（铂））和5纳米CoFeB。由于自旋霍尔效应，当横向充电电流通过条带时，重金属层产生横向自旋电流。利用时间分辨的全光泵浦探测光谱，我们研究了这种自旋电流如何影响相邻CoFeB层的磁化动力学。我们观察到一个线性的自旋电流操纵的有效吉尔伯特阻尼参数的Kittel模式，我们能够确定系统的自旋霍尔角。此外，我们测量的自旋电流的高频模式的强烈影响。我们解释这种模式的交换占主导地位的高阶自旋波共振。因此，我们推断出强烈的依赖性的交换常数的自旋电流。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall
Towards atomically precise manipulation of 2D nanostructures in the electron microscope
尽管经过了几十年的研究，纳米技术的最终目标--自上而下地操纵单个原子--已经直接通过一种技术实现了：扫描探针显微镜。在这篇综述中，我们证明了扫描透射电子显微镜（STEM）是新兴的直接组装纳米结构的替代方法，在等离子体，量子技术和材料科学的可能应用。用STEM进行原子级精确操作依赖于仪器的最新进展，这些仪器能够在较低的电子能量下实现非破坏性原子分辨率成像。虽然高能电子的动量转移通常导致原子喷射，但当可转移的动能与材料中的键强度相当时，可以诱导有趣的动力学。在这种机制下操作，最近的实验已经揭示了使用埃大小的电子束进行单原子操纵的潜力。然而，为了真正实现控制，通过精确的动力学模拟来理解相关的原子尺度现象至关重要。虽然最近使用密度泛函理论分子动力学已经实现了石墨烯原子位移的特定情况下的实验和理论之间的良好一致性，但在许多其他情况下，定量准确性仍然是一个挑战。我们提供了一个全面的重新分析现有的实验数据，光束驱动的动力学在光的最先进的模拟，并确定重要的改进目标。总的来说，现代电子显微镜具有成为原子级制造平台的巨大潜力，特别是对于共价键合的2D纳米结构。我们回顾了使这成为可能的发展，认为石墨烯是一种理想的起始材料，并评估了未来的主要挑战。
2017-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanochannels for Spin-Wave Manipulation in Ni80Fe20 Nanodot Arrays
图案化磁性纳米结构是未来节能的片上通信器件的潜在候选者。在这里，我们已经实验和数值研究的作用，纳米通道操纵自旋波在Ni80Fe20连接的纳米点阵列的不同填充分数。在这些样品中观察到丰富的自旋波谱，其中自旋波模的数量随着填充分数的增加而减少，这是由于退磁场的收缩。纳米通道通过偶极交换耦合影响连接点的自旋波模式。对于所有模式，垂直纳米通道耦合纳米点，除了最高频率模式，其中所有纳米通道充当耦合器。在模拟中进一步探索了这一特征，这表明只有最高频率的模式可以通过所有的纳米通道传播，类似于电子解复用器。本研究将有助于理解纳米通道在图案化磁性纳米结构中的作用及其在基于自旋波的通信器件中的应用。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall
Strong Spin-Filtering and Spin-Valve Effects in a Molecular V-C60-V Contact
基于STM实验中对C60分子操控的最新研究成果，我们从第一性原理出发，研究了Cu（111）表面上带有磁性吸附原子和磁性针尖的STM隧道结中C60分子的结构和电子性质.对于V尖/吸附原子的情况，我们证明了如何在电子输运中观察到由C60介导的磁性V原子之间的自旋耦合，其显示出强烈的自旋过滤效应，允许主要的多数自旋电子通过（>95%）。此外，我们发现一个显着的变化之间的电导平行和反平行自旋极化的结（86%），这表明STM实验应该能够表征这些系统的磁性和自旋耦合。
2012-05-17 cond-mat.mes-hall
Magnetic microscopy and simulation of strain-mediated control of magnetization in Ni/PMN-PT nanostructures
应变介导的薄膜多铁性材料包括压电/铁磁异质结构，使得能够以比其他方法高得多的效率对磁化进行电操纵;然而，由这些材料制造的纳米结构的研究受到限制。在这里，我们表征铁磁镍纳米结构的铁电PMN-PT基板上生长的扫描电子显微镜与极化分析（SEMPA）和微磁学模拟。Ni纳米结构的磁化强度可以通过样品几何形状和施加的电场的组合来控制，所述电场使铁电衬底应变并通过磁致弹性耦合改变磁化强度。我们评估两种类型的模拟铁磁纳米结构的应变铁电基板：传统的微磁模拟，包括一个简单的单轴应变，耦合微磁弹性动力学模拟。这两个模拟定性地捕捉所施加的应变产生的磁化变化的响应，与耦合的解决方案提供更准确的表示。
2016-10-03 cond-mat.mes-hall
Control and manipulation of a magnetic skyrmionium in nanostructures
磁skyrmionium是一种非拓扑孤子，在薄膜中具有甜甜圈状的离面自旋织构，可以唯象地看作是两个拓扑数相反的拓扑磁skyrmionium的联合.由于其零拓扑数（$Q=0$）和甜甜圈状结构，Skyrmionium与具有$Q=\pm 1$的Skyrmion相比具有独特的特征。本文系统地研究了在磁场和自旋极化电流作用下，Skyrmionium在双磁性纳米结构中的产生、操纵和运动。研究发现，在面外电流的驱动下，Skyrmionium的运动速度比Skyrmion快，且二者的速度差与驱动力成正比。然而，skyrmion和skyrmion表现出相同的电流速度关系时，它们被驱动的面内电流。它也被发现，一个移动的skyrmionum是较少的变形在电流平面几何形状相比，skyrmionum在电流垂直于平面的几何形状。此外，我们证明了在自旋极化电流驱动下，一个带有$Q=0$的Skyrmionium在纳米轨道中转化为两个带有$Q=+1$的Skyrmion，这可以看作是Skyrmionium的解压缩过程。我们描述了Skyrmionium在解压缩过程中的能量和自旋结构的变化，发现自旋结构和能量之间存在线性关系，这些结果可能在Skyrmionics的新兴领域中具有技术意义。
2016-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent transport and manipulation of spins in indirect exciton nanostructures
我们报道了GaAs双量子阱（DQW）纳米结构中间接激子（IX）自旋的相干控制和输运。通过使用聚焦的圆偏振光斑点光学产生自旋，并通过使用空间和偏振分辨光致发光光谱探测它们的空间分布，研究自旋动力学。光学注入的激子自旋旋进，同时从激发点扩散超过20 μm的距离，其空间旋进频率取决于自旋输运方向以及施加在整个DQW结构上的偏压。这种行为归因于自旋轨道相互作用在有效磁场中引起的自旋旋进。从自旋动力学对输运方向、偏置和外磁场的依赖性出发，我们直接确定了该结构的Dresselhaus和Rashba自旋分裂系数。的进动动力学是基本上独立的IX密度，从而表明长自旋寿命与IX集体效应无关。后者与空穴对自旋动力学的贡献可以忽略不计一起，而是归因于电场使电子和空穴波函数空间分离，这降低了电子-空穴交换相互作用。长距离传输的相干自旋进动以及利用电场和磁场对自旋矢量的控制为IX自旋在量子信息处理中的应用开辟了道路。
2014-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Coherence and Its Effect on Thermal Conductivity of Nanostructures
相干性的概念是电子学和光学中的基本现象之一。声子是自然界中除电子、光子之外的另一种重要的能量和信息载体。毫无疑问，探索声子相干性及其对热传导的影响将显著改变现实世界中热控制和管理的广泛应用的许多方面。迄今为止，相干效应在声子输运调控中的应用是一项具有挑战性的工作。本文综述了纳米材料和纳米结构中声子相干输运的研究进展。我们首先简要回顾了相干性的经典理论和量子理论。接下来，我们分别回顾了超晶格、纳米线和纳米网中声子相干性的研究进展，重点讨论了声子相干性对热导率的影响。最后介绍了利用光学相干理论直接探测声子相干性的最新进展。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall
The electrostatic potential of atomic nanostructures on a metal surface
本研究利用扫描量子点显微镜逐原子成像金属表面纳米结构的静电势，量化表面偶极矩，并通过密度泛函理论计算验证实验，揭示偶极形成机制，为纳米系统设计提供指导。
2023-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic Intrinsic Spin-Hall Effect in HgTe Nanostructures
我们首次报道了半导体介观内禀自旋霍尔效应（ISHE）的电学操纵和探测，并在高迁移率HgTe/HgCdTe量子阱的纳米H型结构中进行了非局域电学测量.通过控制自旋轨道分裂的强度和由顶栅的n型到p型的转变，我们观察到由于在p型区域中的ISHE而产生的大的非局部电阻信号，其数量级为kOhms，比金属大几个数量级。如理论所预测的，在n区域中，信号至少小一个数量级。我们验证了我们的实验观察量子输运计算与实验定量协议。
2008-12-19 cond-mat.mes-hall
Engineering Quantum Confinement in Semiconducting van der Waals Heterostructure
半导体纳米结构中载流子的空间限制和操纵是实现量子电子器件的关键。由二维（2D）半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）制成的门限定纳米结构由于带边缘附近的受限载流子的谷自旋锁定而具有增加对量子自由度的独特额外控制的潜力。然而，由于普遍的不均匀性在导电通道，它一直难以实现量子限制在二维TMDC与良好控制的隧道耦合强度。在这里，我们证明了量子输运在横向栅极定义的二维电子量子点形成在原子薄TMDC异质结构。利用微制造的局部接触栅，在2D封装和光照在低温下，我们表明，TMDC 2D电子气（2DEG）的质量可以得到改善，使它们适合介观量子输运测量。我们观察到量子点接触（QPC）通道的量子化电导控制的栅极可调限制。我们还证明了单电子输运在TMDC量子点（QD）与可调隧道耦合。我们的观察为工程TMDC纳米结构中的自旋和谷自由度的量子操纵提供了希望，从而实现了多功能的2D量子电子器件。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit-induced circulating currents in a semiconductor nanostructure
在零磁场条件下，计算了量子点中单个电子自旋的自旋-轨道相互作用所产生的循环轨道电流，以及它们对电子自旋的总磁矩（自旋和轨道）的影响.电流由电子态的传导和价包络函数的相干叠加主导，在量子点内平滑地变化，并且在点中心和边缘之间的大约一半处达到峰值。因此，自旋对磁矩的贡献的空间结构（其在点中心处达到峰值）与轨道贡献的空间结构有很大不同。即使当自旋和轨道磁矩抵消时（对于$g=0$），自旋也可以与例如来自其他自旋的局部磁场强烈地相互作用，这对自旋寿命和自旋操纵具有影响。
2014-05-06 cond-mat.mes-hall
Current-controlled creations, deletions, and topological transformations of a single magnetic antiskyrmion in nanostructured cells
Hefei Normal University（合肥师范学院）；Anhui University（安徽大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
本研究通过电流控制实现了单个反拓扑结构在纳米结构单元中的生成、删除及拓扑变换，揭示了电流诱导效应在磁结构调控中的关键作用。
2025-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulation and steering of hyperbolic surface polaritons in hexagonal boron nitride
面元氮化硼（hBN）是一种天然的双曲材料，它支持体积限制的双曲极化激元（HP）和侧壁限制的双曲表面极化激元（HSP）。在这项工作中，我们证明了有效的激励，控制和转向的热休克蛋白在hBN通过工程的hBN侧壁的几何形状和方向。通过红外纳米成像和数值模拟相结合，我们研究了热休克蛋白在不同顶角的hBN角的反射，透射和散射。我们表明，热休克蛋白的侧壁限制的性质，使其传播的高度控制，通过设计的hBN纳米结构的几何形状。
2017-09-06 cond-mat.mes-hall
Excitation, detection, and electrostatic manipulation of terahertz-frequency range plasmons in a two-dimensional electron system
利用自由空间辐射的太赫兹时域光谱技术经常被用来探测低维系统的基元激发。然而，衍射极限阻碍了其用于单个横向限定的纳米结构的平面内研究。在这里，我们展示了一个平面太赫兹频率等离子体电路，其中光电导材料单片集成的二维电子系统。具有宽光谱范围（高达~400 GHz）的等离子体激元通过将由光电导半导体产生和检测的皮秒持续时间脉冲注入到高迁移率二维电子系统中来激发。使用电压调制的肖特基栅极覆盖的二维电子系统，我们形成一个可调的等离子体腔，并观察静电操纵的等离子体共振。我们的技术提供了一个直接的途径来访问皮秒动力学的限制运输在广泛的横向纳米结构。
2015-06-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Deterministic Electrical Control of Single Magnetic Bubbles in Nanostructured Cells
Anhui University（安徽大学）；Hefei Normal University（合肥师范学院）；High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院高磁场科学中心）；School of Materials Science and Engineering, Anhui University（安徽大学材料科学与工程学院）
该研究通过电控制实现了单个磁性气泡的确定性操控与检测，为自旋电子器件的发展提供了新方向。
2025-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain Control of Magnetism in Transition-Metal-Atom Decorated Graphene
我们报道了一个应变控制的磁性调谐在过渡金属原子修饰的石墨烯。我们的第一性原理计算表明，应变可以导致过渡金属吸附原子的磁结构和周围石墨烯层中的局部原子结构发生突变，从而对相邻过渡金属原子之间的有效交换耦合产生显著影响. TM d和石墨烯1/4轨道状态之间的强自旋依赖性杂化，来自局部晶格对称性的轨道选择规则，负责确定局部电子和磁性结构。我们的研究结果表明，应变可以是一种有效的方式来控制磁性的原子尺度纳米结构，其中，其磁状态的可靠控制是未来的自旋电子学应用的关键一步。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
How to make graphene superconducting
石墨烯是固态物理学中许多基本概念和现象的物理实现，但在石墨烯显着特性的长长列表中，缺少一个基本块：超导性。使石墨烯超导是相关的，因为通过纳米电解技术容易地操纵这种材料为纳米量子、单电子超导体量子点设备、纳米级超导晶体管和低温固态冷却器铺平了道路。在这里，我们探讨了掺杂石墨烯的吸附原子覆盖。我们发现，超导电性的发生依赖于吸附原子在类似的石墨层间化合物（GICs）。然而，最令人惊讶的是，与GIC情况相反，Li覆盖的石墨烯在相对于Ca覆盖的石墨烯高得多的温度下超导。
2011-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Communication and information processing in magnetic nanostructures with edge spin waves
低耗散自旋数据处理是未来信息通信技术的发展方向之一。尽管取得了重大进展，但现有的磁振子器件还不是宽带的，并且具有有限的重定向自旋波的能力。在这里，我们提出了一个突破性的方法，在图案化的磁性纳米结构与不匹配的特性，利用自旋波类似的边缘波沿水壁边界传播的自旋波操纵。本文采用理论、微磁学模拟和实验相结合的方法，研究了面内直流磁场相对于磁结构边缘倾斜时，自旋波沿磁结构边缘的传播。所提出的边缘自旋波克服了先前技术所面临的重要挑战，例如自旋波传播方向的操纵，并且它们大大提高了在超过10 GHz的频率下传输信息的能力。边缘自旋波的概念允许设计广泛的逻辑器件，如分离器、干涉仪或边缘自旋波晶体管，这些器件具有前所未有的特性，并对信息技术产生潜在的强烈影响。
2017-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
External magnetic fields enhance capture of magnetic nanoparticles flowing through molded microfluidic channels by ferromagnetic nanostructures
本研究探究微流控环境下四种几何构型的坡莫合金反点纳米结构对磁性纳米颗粒的捕获效率，发现施加外静磁场可显著提升捕获效率，其中平行于薄膜平面的磁场下圆形反点捕获效率最高，证实了磁场和结构构型的关键作用。
2023-08-28 cond-mat.mes-hall
Topological Semimetal Nanostructures: From Properties to Topotronics
拓扑半金属以体Dirac锥或Weyl锥和表面费米弧态为特征，近年来引起了人们极大的研究兴趣。纳米结构具有大的比表面积和易实现的场效应门控，为探测和操纵拓扑量子态提供了理想的平台。源自这些拓扑状态的奇异物理性质赋予拓扑半金属对未来拓扑电子学（拓扑电子学）的吸引力。例如，线性能量色散关系对于宽带红外光电探测器是有希望的，拓扑表面态的自旋-动量锁定性质对于自旋电子学是有价值的，并且拓扑超导性对于容错量子比特是高度期望的。对于现实生活中的应用，拓扑半金属纳米结构的形式是必要的，在方便的制造和集成。本文从量子输运性质入手，综述了拓扑半金属纳米结构的最新研究进展。然后介绍了拓扑半金属基电子器件。最后，我们讨论了未来应该努力的几个重要方面，包括可控合成、量子态操纵、拓扑场效应晶体管、自旋电子学应用和拓扑量子计算。
2020-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Shiba lattices as possible platform for crystalline topological superconductivity
本文利用扫描隧道显微镜构建单原子精度的磁性吸附原子 Shiba 晶格，揭示了两种受镜像对称性保护的拓扑超导体特征，证明该平台可设计二维超导体的拓扑与几何结构。
2024-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Collective Coordinate Descriptions of Magnetic Domain Wall Motion in Perpendicularly Magnetized Nanostructures under the Application of In-plane Fields
磁畴壁的操纵可用于改进下一代存储器和感测装置的能力。最近对这种器件感兴趣的材料包括夹在重金属和氧化物之间的铁磁体的异质结构，其中自旋轨道耦合和破缺的反转对称性引起Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction），稳定手性畴壁。这些手性畴壁的运动效率可以使用面内磁场来控制。该性质已被用于测量抗弯强度。虽然微磁模拟能够准确地预测在这些材料中的面内场下的畴壁运动，但是集体坐标模型（诸如$q-ϕ$和$q-ϕ-χ$模型）未能再现微磁结果。在这项理论工作中，我们提出了一套扩展的集体坐标模型，包括在域中的倾斜，更好地再现微磁性的结果，并帮助我们更好地理解面内场对磁畴壁的影响。这些模型与微磁模拟结合使用，以确定观察到的畴壁的运动中的临界点驱动的面外磁场，和电流下的磁面内场。我们的新模型和结果有助于开发基于垂直磁化材料的未来畴壁器件。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall
Atomic-scale manipulation and in situ characterization with scanning tunneling microscopy
扫描隧道显微镜（STM）为纳米科学和纳米技术提供了一种革命性的方法。它可以成像表面的形貌，绘制电子态密度的分布，并操纵单个原子和分子，所有这些都在原子分辨率下。特别是，原子操纵能力已经从制造单个纳米结构发展到自下而上可规模化生产原子大小的器件。精确合成和原子精确结构的原位表征的组合使得能够直接可视化许多量子现象和具有实时反馈的量子器件功能的快速原理验证测试，以指导改进的合成。在这篇文章中，几个有代表性的例子来展示原子尺度操纵的最新发展。重点介绍了通过精确控制原子结构来设计量子特性的研究进展。除了传统的STM操作和电子结构表征与单探针STM，集成多个原子精确控制的探针在多探针STM系统大大扩展了原位表征的能力，以一个新的维度，可以检查从介观到原子长度尺度的电荷和自旋输运行为。原子尺度操作的自动化以及与成熟的光刻工艺的集成将进一步将这种自下而上的方法推向一个新的水平，该水平结合了可重复制造，非凡的可编程性以及生产大规模量子结构阵列的能力。
2019-05-23 cond-mat.mes-hall
Proximity driven commensurate pinning in YBa2Cu3O7 through all-oxide magnetic nanostructures
人工涡旋钉扎景观的设计是铜氧化物超导体大规模应用的主要目标。虽然无序的纳米夹杂物已被证明修改其涡旋相图，并产生增强的临界电流1，2，有序的氧化物纳米结构的效果仍然基本上未被探索。这是由于短相干长度所造成的非常小的纳米结构尺寸，以及纳米纤维工艺中的技术困难。然而，发生在氧化物界面的新现象打开了广泛的技术机会，与铜酸盐的超导性相互作用。在这里，我们表明，不寻常的长程抑制的超导电性发生在锰氧化物和铜氧化物之间的界面影响涡旋成核，并提供了一种新的涡旋钉扎机制。特别是，我们显示的证据相称钉扎在YBCO薄膜与有序阵列的LCMO铁磁纳米点。涡旋钉扎的结果从附近的磁性纳米点附近的凝聚能的接近诱导的减少，并产生纳米点阵列和液相中的移动的涡旋晶格之间的增强的摩擦。这一结果表明，全氧化物有序纳米结构构成了一个强大的，新的路线，在铜酸盐的涡旋物质的人工操纵。
2015-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states in the charge-density modulated superconductor NbSe2
NbSe $_2$是一种低温下电荷密度有序与配对关联共存的超导体。在这里，我们研究了磁性吸附原子和它们的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态与电荷密度序的相互作用。利用无公度性质的电荷密度波（CDW），我们的测量提供了一个彻底的图片如何CDW影响的能量和波函数的YSR状态。通过模型计算解释了YSR态与吸附位相对于CDW的依赖关系的主要特征。几个属性使NbSe $_2$一个有前途的基板实现拓扑纳米结构。我们的研究结果将是重要的设计这样的系统。
2020-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Pinning and movement of individual nanoscale magnetic skyrmions via defects
磁skyrmions钉扎缺陷的理解是至关重要的未来自旋电子学应用的发展。虽然钉扎对于磁性skyrmions的精确定位是期望的，但是当它们要移动通过材料时是有害的。我们使用扫描隧道显微镜来研究原子尺度的缺陷和磁skyrmion之间的相互作用，只有几个纳米的直径。所研究的钉扎中心范围从单原子层内缺陷和吸附原子到吸附在我们模型系统表面的团簇。我们发现非常不同的钉扎强度，并确定首选位置的skyrmion。簇和skyrmion之间的相互作用可以是足够强的skyrmion遵循时，通过横向操纵与STM尖端移动整个表面的簇。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall
Opto-thermoelectric trapping of Fluorescent Nanodiamonds on Plasmonic Nanostructures
本文提出利用金纳米颗粒和银纳米线产生的热等离子体场与表面活性剂光热电效应，在低功率532 nm激光下捕获并追踪120 nm单个FND，为细胞内低功率操控与多模态成像提供平台。
2023-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Manipulation of the nuclear spin ensemble in a quantum dot with chirped magnetic resonance pulses
纳米结构半导体中的核自旋在量子应用中起着核心作用。核自旋代表用于产生局部磁场的有用资源，但是核自旋噪声代表自旋量子比特的失相的主要来源。控制核自旋增强了资源，同时抑制了噪声。NMR技术具有挑战性：第III族和第V族同位素具有大的自旋，其旋磁比相差很大;在应变材料中，存在大的依赖于原子的四极位移;并且纳米级NMR难以检测。我们报告了利用啁啾射频脉冲对量子点的100，000个核自旋的NMR。极化之后，我们证明了核自旋的反转。我们可以来回翻转核自旋100次，我们证明了啁啾NMR是一种强有力的方法来确定所有主要同位素的化学组成，初始核自旋温度和四极频率分布。关键的观察结果是NMR信号中的平台作为扫描速率的函数：我们同时在所有同位素的第一个量子跃迁处实现反转。这些实验代表了一种操纵纳米级非均匀核自旋系综的通用技术，并为探测这种介观系统的相干性开辟了道路。
2015-06-17 cond-mat.mes-hall
Parallel pumping for magnon spintronics: Amplification and manipulation of magnon spin currents on the micron-scale
磁振子学和磁振子自旋电子学的目标是利用自旋波和磁振子，它们的量子，通过产生纯的全磁振子自旋电流及其与电荷输运的接口来构建基于波的逻辑网络。高效的并行数据处理和低功耗的承诺，使这一领域的自旋电子学最有前途的研究领域之一。在这种情况下，并行参数放大的过程，即，已经证明，将微波光子转换成微波频率一半的磁振子是一种通用工具。其有益的和独特的性质，如频率和模式选择性，在宽波矢范围内激发自旋波的可能性和相位相关波对的产生，使其成为自旋波产生和放大的关键方法之一。平行参量放大在微纳米结构中的应用是实现磁振子网络的重要一步。这不仅是因为放大器是构建任何扩展逻辑网络的重要工具，而且还因为并行参量放大的独特性质，例如相位相关放大。近年来，并行参量放大技术在金属微结构研究中的成功应用已有报道。它已被证明，参量放大提供了一个很好的工具来产生和放大这些系统中的自旋波。特别是，放大极大地受益于自旋波谱的离散性。这为自旋波放大和操纵开辟了新的、有趣的途径。在这篇综述中，我们对这一领域的最新发展和成就进行了概述。
2016-11-17 cond-mat.mes-hall
Manipulation of Exciton Dynamics in Single-Layer WSe2 Using a Toroidal Dielectric Metasurface
最近的进展，新兴的原子薄过渡金属二硫属化物半导体与强大的光-物质相互作用和可调的光学性能提供了新的方法，实现新的材料功能。耦合二维半导体与全介电共振纳米结构代表了一个特别有吸引力的机会，在近场和远场制度操纵光学性质。在这里，通过将单层WSe 2和氧化钛（TiO 2）介电超颖表面与环形谐振相结合，我们在室温和低温下实现了超过一个数量级的强激子发射增强。此外，我们可以通过使用温度来调整激子和环形共振的光谱重叠来控制激子动力学和湮灭，从而使我们能够选择性地增强Purcell效应。我们的研究结果提供了丰富的物理洞察耦合与环形介电超颖表面的单层TMD中的强光-物质相互作用，具有重要的意义，光电子学和光子学应用。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domain-wall motion twisted by nanoscale probe-induced spin transfer
对于新一代自旋电子器件和磁电子器件，非常需要一种使用电激励来确定性地控制磁序参量的方法。通过连续注入自旋极化电流到磁性纳米结构中来控制磁畴壁的运动，这方面的研究已经取得了很大的进展。然而，107~108 A/cm 2的高阈值电流密度阻碍了这些纳米结构与低能耗技术的集成。此外，在人工制造的纳米结构中，在纳米尺度上精确确定畴壁的位置似乎是困难的。在这里，我们报告了一种方法来操纵一个单一的磁畴壁垂直各向异性的锰氧化物/电介质/金属电容器使用探针诱导的自旋位移。在0.1 V的超低电压下，纳米级磁化针尖向电容器中注入自旋时，强关联的锰氧化物薄膜中发生自旋角动量转移矩，针尖/锰氧化物界面处的阈值自旋极化电流密度约为104 A/cm 2.在电容器中的探针电压控制的畴壁运动演示了一个关键的框架的基本理解的低能耗的纳米磁体系统的操作。
2014-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
