S＝1铁磁模型中阻挫和各向异性引起的量子相变

利用密度矩阵重整化群(density matrix renormalization group,DMRG)方法研究近邻作用为铁磁耦合、次近邻为反铁磁耦合的一维S=1的各向异性海森堡自旋模型.计算了该系统的基态能、z轴自旋关联函数和面内自旋关联函数.结果表明:各向异性值Δ和阻挫α的相互作用使得系统基态发生相变;在低阻挫区域,Δ>1时系统为铁磁相,0<Δ<1时基态处于自旋液体相;在阻挫较大的区域,自旋关联函数随距离的增大呈现指数函数形式衰减,且具有周期振荡特征,与自旋S=1/2的结果形成鲜明的对比.     

在玻色-爱因斯坦凝聚态中类Dicke模型的相变

自旋和轨道耦合为中性的超冷原子在玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)中的玻色系统提供了研究的机会.文章研究此类系统的相变和基态性质.首先将它映射到著名的量子光学中的Dicke模型,Dicke模型描述了一个原子系综和单模光场之间的相互作用.Dicke模型的中心问题是预测了超辐射相和一个正常相之间的量子相变.我们研究在自旋和轨道耦合中的类似Dicke模型的量子相变.采用平均场自旋相干态法,特别是考虑原子之间的相互作用,计算出描述系统的相变点和基态性质的物理量如平均光子数,平均基态能量、两种自旋激化等物理量的解析表达式,得到在相变前后物理量变化的趋势图并与实验结果相比较.     

混合梳子模型中反铁磁阻挫引起的量子相变

利用严格对角化和密度矩阵重整化群方法研究近邻作用为铁磁耦合、对角的次近邻自旋为反铁磁耦合的两条链的混合梳子S=1/2海森堡模型,计算了该系统的基态能和基态总自旋.结果表明:当阻挫α≤0.25时,系统基态是单纯的铁磁态;随着阻挫的增强,系统基态经历一段总自旋S≠0的倾斜相,再转变到S=0的反铁磁态;与其不同的是,在混合梯子模型中,基态从单纯的铁磁态直接转变成S=0的反铁磁态.     

有限深势阱中自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚的集体动力学

研究了一维有限深势阱中自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚的集体动力学,利用变分法得到了该系统的动力学方程和基态方程.首先,通过基态方程分析了系统基态平面波相和零动量相之间的量子相变,发现有限深势阱能很好地控制基态的相变;其次,对系统的动力学方程进行了线性化并得到了凝聚体集体动力学的解析解,发现自旋-轨道耦合会引起非简谐的集体动力学.当势阱足够弱的时候,凝聚体会逃逸出势阱,相应的集体动力学也会被阻尼.这些结论为操控玻色-爱因斯坦凝聚体的基态相变和动力学特性提供了理论指导.     

简谐势+四次势阱中两组分自旋轨道耦合旋转玻色爱因斯坦凝聚体

采用中心差分和虚时演化数值实验方法研究了简谐势+四次势阱中自旋轨道耦合作用下的两分量旋转玻色爱因斯坦凝聚体。发现自旋轨道作用强度和原子种间相互作用对系统基态结构有着重要的影响,原子种间相互作用强度的增加可使系统从相混合变化成相分离;而自旋轨道耦合作用强度的增加,可使系统从相分离的状态变化成相混合,并产生涡旋、形成分块边界。     

双层垂直耦合量子点研究

用精确对角化的方法研究了处于外磁场中两层单电子垂直耦合量子点系统.发现在强耦合情况下,随着外磁场的增加,系统基态的角动量会发生跃迁;而在弱耦合的情况下,基态角动量L和自旋都不会随着外磁场的变化而改变,L=0的自旋单态始终为基态.     

二维各向异性海森堡反铁磁体的基态性质（英文）

文章研究单离子各向异性影响下的二维正方晶格、自旋为1的阻挫海森堡反铁磁体的基态性质.利用自旋波方法,得到了在零温时该系统的奈尔相和共线相的子晶格磁化强度和基态能,发现了奈尔相-共线相转变的量子临界点依赖于单离子各向异性D以及次近邻反铁磁性耦合J_2与最近邻反铁磁耦合J_1的比值.在经典临界点J_2/J_1=0.5附近,当0≤D/J_1≤0.03时系统存在一个中间无序顺磁相.自旋波的结果表明,在高于J_2/J_1=0.5区域,奈尔相-共线相转变是一级相变,发生在依赖于各向异性的临界线上.     

自旋相干态法研究自旋轨道耦合BEC系统的基态性质

文章采用自旋相干态的方法研究自旋轨道耦合玻色爱因斯坦凝聚(BEC)系统的基态性质,在自旋相干态表象下把系统的哈密顿量对角化,由变分法求出系统的基态能谱、原子布居数和光子数,从而得到系统的量子相变,与Holstein-Primakoff方法所得的结果一致.     

混自旋σ=3/2和S=2与σ=3/2和S=5/2 Ising系统基态性质的比较

研究了混自旋σ=3/2和S=2与混自旋σ=3/2和S=5/2两种Ising系统的基态性质.根据能量最低原理,通过比较各种可能基态构型的基态能,确定出了系统的基态相图.并得到了基态能Eg随DA/(zJ)和DB/(zJ)的变化规律.结果表明,对于混自旋σ=3/2和S=2 Ising系统可存在无序相,而对于混自旋σ=3/2和S=5/2 Ising系统只存在有序相.两种系统的基态能均随着DA/(zJ),DB/(zJ)值的变大而线性升高,但不同区域的斜率不同.DA/(zJ),DB/(zJ)值越大,基态能升高得越慢.此外发现对于混自旋σ=3/2和S=2 Ising系统存在4种构型共存点(0.5,0.5),...     

一维光学晶格中自旋-轨道耦合的超冷偶极费米气体的相图

利用两束蓝失谐的激光构建了一维光学晶格中自旋-轨道耦合的超冷偶极费米气体,并运用密度矩阵重整化群算法研究了该系统的基态特性。在短程和偶极长程相互作用的共同影响下,系统存在丰富的量子相。通过计算纠缠谱、粒子数密度分布和自旋关联函数,发现系统存在四个量子相:相分离相、电荷密度波相、反铁磁莫特绝缘体和非平庸的拓扑绝缘体。     

自旋对量子线中弱耦合磁极化子性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了量子线中弱耦合磁极化子的性质。得到了考虑自旋影响时量子线中弱耦合磁极化子的基态能量,并进行了数值计算。结果表明：考虑自旋影响时,量子线中磁极化子的基态能量分裂成两个分支。磁极化子基态能量随量子线束缚强度的增大而增大,随耦合强度的增大而减小。自旋对磁极化子基态能量的影响不能忽略。     

四层单电子垂直耦合量子点的基态跃迁

用精确对角化的方法研究了处于外磁场中四层单电子垂直耦合量子点系统.我们以总自旋S=0为例计算了基态跃迁随外磁场的变化关系.我们发现在强耦合情况下基态会随着外磁场的增大出现不连续跃迁,而在弱耦合情况下就不会产生基态跃迁.     

一维光晶格中排斥费米气体的超流特性

用密度矩阵重整化群方法（DMRG）研究了自旋轨道耦合与谐振外势同时存在时的一维光晶格的排斥费米原子气体的基态性质。研究发现,在一维光晶格中的占据数小于半填充情况下,当只考虑谐振外势时,系统的排斥相互作用超过某一临界值时,系统存在费米超流。当同时考虑谐振外势和自旋轨道耦合时,发现当系统处于金属态时,自旋轨道耦合增强了金属性;当系统处于Mott绝缘态时,自旋轨道耦合减弱了绝缘性且存在超流性。最后分析了在自旋轨道耦合作用下系统的填充数对配对的影响,谐振外势强度的变化与自旋轨道耦合对束缚态的影响。     

2,2′-联吡啶为耦合单元的双自由基体系的理论研究

以2,2′-联吡啶为耦合单元,用*CH2,HNO*NH和*O四种自由基为自旋中心,设计出五种体系的分子.采用AM1-CI方法对其双自由基体系进行计算,结果表明,双自由基连接的位置不同对体系耦合作用的影响符合双自由基之间磁性耦合的拓扑规则,即共轭体系中,两个自由基之间以偶数碳(或氮)原子耦合,体系具有低自旋基态,表现为反铁磁耦合;两个自由基之间以奇数碳(或氮)原子耦合,体系具有高自旋基态,表现为铁磁耦合.     

准一维有机铁磁体中的自旋耦合

应用Peierls-Hubbard模型研究了一种结构类似于poly-BIPO的准一维有机铁磁体。采用Hartree-Fock近似和周期性边界条件,探讨了最近邻相互作用和次近邻相互作用对系统的铁磁基态的影响。由于最近邻与次近邻相互作用之间的竞争,导致主链上相邻格点的自旋发生反铁磁耦合→铁磁耦合的变化,形成反铁磁自旋波或铁磁自旋波作为传递媒介,使自由基自旋得以平行排列,得到高自旋的铁磁基态。     

用双参数变分法研究自旋-玻色子模型

采用双参数变分法通过自旋-玻色子模型研究了分子磁体中的宏观量子效应,并通过数值计算研究自旋-玻色子模型中的基态能量和两能级系统从非局域相到局域相的相边界.计算的结果表明:采用双参数变分法可以得到比两种单参数变分法更低的基态能量,体现了该方法的优势.不同的变分法得到的基态能量和相变点是不同的.本文进一步讨论了双参数变分法计算的结果,并和单参数变分法的结果做了比较.     

2，2’—联吡啶为耦合单元的双自由基体系的理论研究

以2,2′-联吡啶为耦合单元,用·CH2,HNO·NH和·O四种自由基为自旋中心,设计出五种体系的分子.采用AM1-CI方法对其双自由基体系进行计算,结果表明,双自由基连接的位置不同对体系耦合作用的影响符合双自由基之间磁性耦合的拓扑规则,即共轭体系中,两个自由基之间以偶数碳(或氮)原子耦合,体系具有低自旋基态,表现为反铁磁耦合;两个自由基之间以奇数碳(或氮)原子耦合,体系具有高自旋基态,表现为铁磁耦合.     

晶格量子涨落对正方晶格反铁磁海森堡模型基态的影响

从正方晶格反铁磁海森堡模型出发,应用正则变换方法讨论了非绝热近似下晶格量子涨落对系统基态的影响．计算结果表明,自旋－声子耦合相互作用可以使系统建立一个新的稳定基态．在此基态中,系统的能量可以得到明显的降低,而且有小的交错磁序存在．     

含能流的各向同性XY链中的基态纠缠

分析了含能流的横磁场三比特各向同性XY自旋链的基态纠缠.发现随着外磁场的变化,系统会发生量子相变.以三比特系统为例给出有效哈密顿量的能谱,讨论了体系基态纠缠随λ的变化.当λ＜3/3时,在相变点处基态由W态跳跃到非纠缠态,此时自旋链中没有能量流动.当3/3≤λ≤3时,在能级交错点处发生量子相变,体系由非能流相进入能流相,同时基态由W态ф1跳跃到另一W态ф5;此时,由于能流的影响,使得基态保持在W态,而不再处于非纠缠态;并且随着λ的增大,系统将在更大范围内处于能流相.当λ＞3时,基态波函数表示为ф5,系统完全处于能流相.     

异自旋中心有机铁磁体分子设计

采用量子化学从头算ＵＨＦ方法对系列异自旋三自由基体系的基态自旋耦合规律进行研究，并对组成不同的异自旋（ｈｉｅｔｅｒｏ ｓｐｉｎ）三自由基进行了系统的比较，为新型有机磁性材料的实验合成提供了理论依据。