标为 A 的问题很简单,标为 B 的问题难度更大,标为 C 的问题旨在让学生思考,标为 S 的问题则是概括性的。WebLearn 上的“化学家物理学”下有在线物理教程。1. 电流。漂移速度 1.1AA 横截面积为 A 的导线每单位体积包含 n 个传导电子。证明导线中的电流等于 i = nAve 其中 e 是电子上的电荷,v 是漂移速度。1.2A 早期的直流电表将 11% 的电流转移到电解池中,锌离子在电解池中被还原为锌。然后使用沉积的锌的质量来测量供给房屋的电荷。如果在一个月内沉积了 65.4 克锌,则供给了多少电荷?1.3AA 半径为 800 μ m 的银导线承载的电流为 15 mA。假设每个银原子释放一个传导电子,计算该导线中电子的漂移速度。银的摩尔体积为 10.27 cm 3 mol –1 。1.4A 碘化银是快速离子导体。在 420 K 以上,银离子变得可移动并导电,而碘离子保持固定。半径为 1.0 cm 的碘化银圆盘承载着 30 mA 的电流。计算银离子的漂移速度。碘化银的密度为 5683 kg m –3,相对分子质量为 234.773。1.5A 在横截面积为 1.00 cm 2 的电导池中,含有 1.00 mM 的 RbBr 溶液,流过的电流为 1.56 μ A。假设两个离子的漂移速度相等且方向相反,求它们。
将电子自旋融入电子设备是自旋电子学的核心思想。[1] 这一不断发展的研究领域的最终目标是产生、控制和检测太赫兹 (THz) 速率的自旋电流。[2] 为了实现这种高速自旋操作,自旋轨道相互作用 (SOI) 虽然很弱,但却起着关键作用,因为它将电子的运动与其自旋态耦合在一起。[3] 从经典观点来看,SOI 可以理解为自旋相关的有效磁场,它使同向传播的自旋向上和自旋向下的传导电子偏向相反的方向(见图 1a)。SOI 的重要结果是自旋霍尔效应 (SHE) [4] 及其磁性对应物反常霍尔效应 (AHE)。[5,6] 在具有 SOI 的金属中,SHE 将电荷电流转换为横向纯自旋
将电子自旋纳入电子设备是旋转的核心思想。[1]这个不断增长的研究领域最终旨在在Terahertz(THZ)速率上产生,控制和检测自旋电流。[2]要实现这种高速自旋操作,旋转轨道相互作用(SOI),尽管很弱,但它起着关键作用,因为它将电子的运动与旋转状态相结合。[3]从经典的角度来看,SOI可以理解为旋转依赖性的有效磁场,该磁场会在相反的方向上偏转转移旋转和旋转传导电子(见图1 A)。SOI的重要后果是旋转厅效应(SHA)[4]及其磁反部分,即异常效果(AHE)。[5,6]在带有SOI的金属中,她将电荷电流转换为横向纯自旋
在过去的几十年中,超导电路已成为一种有前途的技术,其应用从量子信息处理到量子传感。在10 MK范围内的低温恒温器中操作(比外太空的100倍)这些设备依赖于聚合成超导冷凝物的传导电子,以使它们作为一个实体流动。这些超导电路一直受到称为Bogoliubov的电子激发的困扰,其种群的种群远大于低温恒温器的温度(图1)[1]。这种所谓的准粒子中毒可能会导致超导电路中量子信息的破坏。现在,耶鲁大学和同事的托马斯·康诺利(Thomas Connolly)和帕维尔·库里洛维奇(Pavel Kurilovich)的实验揭示了对这一现象的新见解[2]。结果表明,可以通过工程化这些准颗粒移动的能量景观来减轻中毒。
因此与磁场成正比。异常霍尔效应 (AHE) 与铁磁体中的磁化有关,磁化通常源于动量空间中的 Berry 相。[3] 然而,发现一种新型霍尔效应既不依赖于磁场也不依赖于磁化。它起源于标量自旋手性 χ ijk = S i × ( S j × S k ),由非共面或非共线自旋配置(例如螺旋、畴壁或 skyrmion)产生。[3,5,6] 当传导电子穿过非共面自旋结构时,会在实空间中产生量子力学 Berry 相,并与虚拟磁场相关。该场是这种特殊霍尔效应的起源,称为拓扑霍尔效应 (THE)。 [3] 在大多数情况下,THE 的形成是由非零的 Dzyaloshinskii–Moriya 相互作用 (DMI) 驱动的,这需要强自旋轨道耦合 (SOC) 的存在和反演对称性的破坏。因此,由 skyrmions 诱导的 THE 首次在非中心对称的 B20 化合物(如 MnSi、MnGe 和 FeGe)中观察到。[7–10] 由于拓扑自旋的存在,THE
尽管没有净磁化,但一种被称为Altermagnet的抗铁磁体(称为Altermagnets)表现出一种非偏见的自旋切割带结构,让人联想到𝑑波超导体。这种独特的特征可以在低温杂散的无磁场内存设备中利用,从而提供了达到高存储密度的可能性。我们在这里确定近端altermagnet如何影响常规the -thave单重管超导体的临界温度𝑇。考虑到双层和三层,我们表明这种杂交结构可以用作流浪场的自由记忆设备,通过旋转一个Altermagnet的néel矢量来控制临界温度,从而提供无限的磁磁性。此外,我们的研究表明,Altermagnetism可以与超导性共存,直至Altermagnetic Order的临界强度,以及对非磁性障碍的传导电子对传导电子的影响的鲁棒性,从而确保在现实实验性的实验条件下对近亲的持久性。
概要:凝结物理学关键主题的本科级别介绍,旨在补充一个学期的凝结物理学介绍或增强传统固态物理学的一个学年课程。重点放在将凝结物质主题(无定形和自我类似结构,散装和微观动力学,缩放定律)与更传统的固态物理主题(晶体结构,声子和带理论)联系起来。关键主题包括与这些结构相关的散射理论的发展的粒子结构(晶体和无定形)的描述;描述包括晶格振动,传导电子,响应函数和液体中随机过程的描述(例如流体动力模式,布朗运动和聚合物动力学);在临界点附近的阶段过渡中最为突出的缩放定律,批判性和普遍性的作用的发展。本教科书专门写作是基特尔流行的固态物理学文本的杂交,旨在扩展传统的水晶物理学(包含在基特尔的前7章中),其标准(通常是非晶体)凝结物质主题以无缝的,连续的方式进行。它在其平衡的方法中是独一无二的凝结物理学方法,它以像Kittel's这样的本科教科书的风格交付。
b'Inatruction fermi液体范式(1,2)是现代冷凝物质理论的基石之一,提供了多体系统的有效描述,其基本激发是弱相互作用的费米金准式晶粒。费米液体的理论提供了理解为什么金属中的传导电子基本上是非相互作用的颗粒。费米液体可以以纵向密度振荡的形式支持集体模式,这些振荡与经典流体中的声音类似。它们的传播取决于该模式的角频率\ xcf \ x89是否高于或低于粒子间碰撞速率(3)\ xcf \ x84 1 coll。液体3他是一种中性的费米液体,是第一个从第一个声音模式(\ xcf \ XCF \ x89 \ xcf \ xcf \ x84 1 coll,即在流体动态状态)到零1 col(\ xcf xcf xcf xcf xcf xcf)(\ xcf \ xcf \ xcf \ xcf \ xcf \ xcf \ xcf \ x,观察到Coll,即,在无碰撞状态中)(4)。在具有远距离库仑相互作用的电子费米液体中,其中电子电子(EE)散射时间\ xcf \ x84 EE起着\ xcf \ x84 coll的作用,第一,零声折叠到Plasmon模式(5)。在这种模式下,从'
接近效应是一种现象,当一种正常金属靠近超导体的超导特性。接近效应将超导能转移到正常金属或半导体中的能力在超级传导电子和量子技术的各个领域中打开了广泛的潜在应用。在S波超导体 - 拓扑绝缘子(Ti)结构中,接近效应诱导一个状态呈现出无旋转的超导体,并用Majorana零模式[1,2]进行了描述。Majorana模式是非本地的,与环境相互作用弱,因此被认为是在Qubits中使用的有前途的对象。因此,在超导体和拓扑材料(拓扑绝缘子,Weyl semimetal等)的界面上产生的效果近年来吸引了越来越多的关注[3-12]。在研究拓扑结构中的近端效应时,所研究的结构通常是二维ti [7,8],Weyl semimetal [9,10]或三维拓扑结构的晶须[11,12]的晶须[11,12],在其超导不导致的效果下,使用了Proximenty效果。触点的紧密排列导致超电流的流动,超导芯(2D TI)或超导表面(3D TI)的形成,其特性是研究的对象。tase 3是自1960年代中期以来已知的准二维过渡金属trichalcogenide [13]。有关Tase 3的超导特性的信息是有争议的。它具有链状结构,具有单斜晶单元,该结构属于非中心对称的正交空间群P2 1 /m [13],并揭示了金属电导率。一方面,Tase 3的一些晶体在约2.2 K的温度下进入超导状态[14-16],并带有丝状超导体[17]。另一方面,没有超导性是
为目标的材料合成实验并寻找新材料。显示了每个项目获得的直接结果的摘要。 [1] AT 4 我们根据结果研究了合成新物质的可能性。在此过程中,我们关注的是 A 3 T 4 Al 12,它是一种外围材料,尽管它与方钴矿结构不同。例如,在Gd 3 Ru 4 Al 12 中,电子自旋表现出螺旋磁序,有人指出它可能与传导电子结合而表现出拓扑量子磁性[1-2]。以此报告为参考进行进一步研究后,我们预计Os取代产物可能会表现出更明显的拓扑量子磁性,因此我们继续反复试验以确定是否可以合成它。 2002年报道了这种材料的合成[3],但尚未获得单晶,预期的拓扑量子磁性也是未知的。 通常,提拉法和浮区法等提取方法用于生长金属间化合物晶体,但由于使用剧毒原料(本实验中使用Os),因此无法使用这些方法。 。替代助焊剂和化学品运输方法已尝试了一年多,但没有成功。最终,我们设计了独特的高压反应容器,并利用高压自熔法成功生长了Gd 3 Os 4 Al 12 晶体(图1)。 使用Ta胶囊(外径5.9mm×高7.0mm×厚度0.2mm,Sunric制造)作为高压容器,并且使用BN内胆以避免与样品粉末直接接触。 BN内层是通过切割BN成型品(圆棒、直径5.4mm×长度100mm、Denka N-1)而制作的。 BN内衣预先在真空中1500℃和氮气中1900℃下进行热处理以去除杂质。将原料粉末填充Ta胶囊并密封的工作均在手套箱中进行,以防止Os粉末氧化。