Macroscopic Quantum Phenomena and Topological Phase Interference Effects in Single-Domain Magnets

The tunneling of macroscopic object is one of the most fascinating phenomena in condensed matter physics. During the last decade, the problem of quantum tunneling of magnetization in nanometer-scale magnets has attracted a great deal of theoretical and experimental interest. A review of recent theoretical research of the macroscopic quantum phenomena in nanometer-scale single-domain magnets is presented in this paper. It includes macroscopic quantum tunneling (MQT) and coherence (MQC) in single-domain magnetic particles, the topological phase interference or spin-parity effects, and tunneling of magnetization in an arbitrarily directed magnetic field. The general formulas are shown to evaluate the tunneling rate and the tunneling level splitting for single-domain AFM particles. A nontrivial generalization of Kramers degeneracy for double-well system is provided to coherently spin tunneling for spin systems with m-fold rotational symmetry. The effects induced by the external magnetic field have been studied, where the field is along the easy, medium, hard axis, or arbitrary direction.     

动物交变磁诱导系统的实验设计

交变磁场的生物效应是近年医学领域研究的热点课题之一。进行了交变磁场调节人大脑精神状态的研究,设计了一套适用于动物的经颅磁诱导系统,采用环形单线圈作为磁场的产生装置,利用单片机产生不同模式的模拟信号,并通过功率放大电路,驱动线圈产生所需磁场,从而在动物颅脑中心感兴趣的区域产生500Gs的磁场。测试表明,该系统性能稳定,满足动物实验的要求。     

磁处理降低钢中残余应力的微观机理模型

目的是定量研究一种新颖的降低材料内应力的非热方法、低频交变磁处理法的效果及其微观机理。在试验研究了该方法降低试样内残余应力的程度、特点和工艺参数的影响后 ,通过透射电镜分析 ,着重观察了磁处理时材料内部的位错运动规律。结果表明 ,低频交变磁处理用于降低材料的内应力是有效的 ,其主要应力降低原因是磁处理过程引起的位错均匀化。在实验结果和理论分析的基础上 ,提出了磁处理时材料内应力松弛的物理模型 ,合理地解释了低频交变磁处理方法降低残余应力的机理     

磁性半导体隧道结中自旋注入效率的温度效应

利用了隧道哈密顿方法研究了稀磁性半导体(DMS)到非磁性半导体(SM)隧道结中自旋注入效率与温度的关系.计算表明,随着温度的升高,自旋注入效率逐渐降低.这主要是由两方面的原因引起的,其一温度升高稀磁半导体的极化率降低;其二温度升高自旋反转隧穿增加.     

外磁场中一维自旋-1/2XY模型的玻色化

采用Jordan-W igner变换和玻色化方法研究外场中的自旋-1/2XY模型.由于外磁场的引入,该模型的玻色化过程受到影响,首先讨论该模型在无磁场情况下的哈密顿,随后对磁场引入的扰动项做了单独地玻色化;并在阿贝尔玻色化方案下对玻色场算符做了重新定义,从而解决了由于扰动所带来的协变问题,给出了各关联函数的表达式;最后简单讨论在处理此类模型时,玻色化方法较之其他方法的优长.     

单轴铁磁颗粒激发态的热助量子隧穿

借助于Ulyanov和Zaslavskii发展的一种等效势描述方法，把外磁场沿难磁化轴方向时的自旋隧穿约化成在等效双势阱中运动的粒子，然后利用周期瞬子方法计算了隧穿幅、能级移动以及WKB前因子，从而给出由于热助量子隧穿引起的激发态的隧穿率．     

铝熔炼炉内电磁搅拌磁场的数值模拟

针对某厂50 t铝熔炼炉与电磁搅拌器,采用ANSYS软件建立三维有限元模型,对熔炼炉内电磁搅拌磁场进行数值模拟。研究结果表明:电磁搅拌器在其周围空间产生交变磁场,其变化周期等于加载的低频交流电周期;磁场向右呈波浪式移动,当加载电流频率为0.4 Hz时,行波移动速度为1.44 m/s;磁感应强度在铝液水平层内由边缘向中部逐渐增大,并沿铝液高度方向迅速衰减;铝液底层的电磁搅拌器垂直投影区域磁感应强度较大,为搅拌作用的核心区域;磁感应强度的仿真结果与实测结果基本吻合。     

铁磁／有机／绝燃磁多层膜的隧道磁电阻研究

基于Slonczewski的自由电子近似理论,利用转移矩阵的方法计算了铁磁层／有机层／绝缘层／铁磁层磁性多层结构的隧穿磁电阻（tunnehng magnetic resistance,TMR）。保持有机层的厚度以及绝缘层的势垒高度不变,分别计算了在同一个有机层势垒高度且不同的自旋过滤因子β下的TMR随绝缘层厚度的变化;同时,还研究了在有机层和绝缘层的厚度不变,不同的β下,TMR随有机层势垒U的变化。结果表明,选取适当的β和绝缘层厚度能够获得大的TMR值;TMR随有机层势垒U的增加而增大。我们的计算结果对有机自旋注入、输运以及设计新的有机自旋电子器件的研究有一定的指导意义。     

横向交变磁控DP-TIG焊电弧熔池特性研究

外加交变磁场可改善大电流高速焊接时的焊缝成形缺陷,为获得不同励磁参数对DP-TIG(deep penetration,TIG)焊接电弧和熔池特性的影响,在横向交变磁场作用下,对12 mm的Q345B板进行了DP-TIG焊接试验.通过高速摄像系统观察电弧形态,采用小孔法测量电弧压力,基于金相腐蚀法分析熔池截面.结果表明:与无磁场作用时的DP-TIG电弧相比,在横向交变磁场作用下,DP-TIG电弧形态发生明显变化,电弧压力峰值随交变频率的增大先降低后增大,熔池截面形态由指状向锅底状过渡,且镍基堆焊时,焊缝表层铁含量在5%以内,焊材被稀释程度较低.     

交变磁场对磁性磨粒的作用分析

对处于交变磁场作用下的磁性磨料颗粒的受力和运动规律进行了分析和描述，为交变磁场作用下的磁粒研磨光整加工技术提供了新的思路和工艺选择。     

磁感应热疗恶性肿瘤技术研究进展

 磁感应热疗恶性肿瘤是一种基于交变磁场辐照磁介质并通过磁感应产热杀死肿瘤病变组织的新兴技术。20世纪60年代,磁感应热疗技术兴起,围绕提高热疗效果、开发兼具多重疗效的磁性介质和优化温度场分布,开展了大量研究工作,取得了显著效果。本文总结了铁磁热籽、磁流体、磁性脂质体、磁性微晶玻璃、磁性骨水泥等的实验研究与临床应用近期进展,指出进一步提高疗效、优化治疗区热场分布中存在的问题。     

交变磁场平行水平井测距定位实验研究

随着钻探平行水平井数量的增多,使得磁性导向技术被引入水平井钻井施工中,利用电磁学理论建立了平行水平井形式的磁场正反演计算分析模型,导向定位系统利用磁源产生低频交变磁场,对磁场信号数据进行采集与处理,通过提取有效的交变磁场数据,依据反演计算理论模型进行计算,得到磁源与测量装置间的相对距离和方位,建立了地面测试系统,并进行了导向定位实验研究。研究结果表明,反演计算所得数据结果与实际测试数据基本一致,每组数据所得结果较为明显的表现为平行形式,同时验证了数据采集处理方法和反演计算方法的有效性。     

Co/AlO/FeNi三层膜的磁结构特性

利用多靶离子束溅射配合振动样品磁性分析技术对Co/AlO/FeNi纳米三层膜进行了分步制备与磁特性研究.分析结果表明,Co膜与FeNi膜的层间耦合强度及类型取决于中间隔离层(铝膜或氧化铝膜)的性能和厚度;垂直样品膜平面的电流输运机制源于电子隧穿和自旋电子流对铁磁层局域磁矩的作用.     

铁磁性导电薄板中磁损耗的理论计算

铁磁性导电薄板是实际中应用的铁磁性器件中最常见、最基本的物理模型.本文给出了在交变磁场的作用下的各向同性的铁磁性导电薄板中涡流效应产生的磁损耗的理论计算公式.结果表明减小铁磁性导电薄板的电导率和薄板厚度,是减小铁磁性导电薄板中由涡流效应引起的磁损耗功率的有效方法.     

交流磁场对Al-Fe合金凝固组织的影响

研究了交流磁场对Al-Fe合金中含铁相形态及分布的影响.近共晶Al-1.99%Fe(质量分数,下同)和亚共晶Al-0.90%Fe两种铝合金在3℃/min的冷却速率凝固过程中,施加强度为0.3 T,频率为20 Hz的交流磁场,并与未施加磁场的试样进行对比.实验结果表明,在这两种合金中,无论是先析出Al3Fe相还是先析出-αAl,施加交流磁场后,Al3Fe相均向试样的中心处富集.这是由于Al3Fe相的磁化率大于熔融铝基体的磁化率,使得Al3Fe相和铝基体相比受到指向样品轴线的更大的电磁力,从而导致其向试样中心处聚集.     

GaAs晶体二维自旋磁极化子平均数的磁温效应

研究了半导体内弱耦合二维自旋磁极化子的磁场和温度特性．在有限温度和外加均匀恒定磁场的情况下，应用么正变换和线性组合算符法给出了GaAs晶体内极化子平均数与磁场和温度的依赖关系的理论表示，也作了数值分析．数值计算的结果表明：在某一确定的温度下，弱耦合二维自旋磁极化子平均数随磁场的加强而减小；磁场较弱或温度较高时，平均数变化较剧烈；磁场较强或温度较低时，平均数变化较平缓；当外加磁场确定时，弱耦合二维自旋磁极化子平均数随温度升高而增大；当温度较低或磁场较强时，平均数变化偏离线性关系；当温度较高或磁场较弱时，其变化接近线性关系．     

金属磁性材料磁场研磨机理研究

金属磁性材料磁场研磨机理主要包括2方面:一是在磁场作用下,工件表面上的粗糙凸峰与磁性磨粒的相对运动和相互作用,产生磨料磨损,研除工作表面上的粗糙凸峰;二是工件表面凸峰受磁粒链交变力的作用,产生根部疲劳破坏,从而磨除工件表面上的凸峰。文中分析了影响材料磨除率及工件表面粗糙度的因素,给出了合适的研磨参数。     

Modulating the magnetic relaxation of lanthanide-based single-molecule magnets

In the area of molecular magnetism,single molecule magnets (SMMs) containing lanthanide elements are of immense scientific and technological interest because of their large energy barriers and high measured hysteresis temperature.Although there has been significant progress in the synthesis and characterization of lanthanide-based SMMs,there are still challenges,for instance,how single-ion anisotropy of lanthanide elements can be exploited,and how zero-field tunneling of magnetization can be suppressed.This article is devoted to the progress in various methodologies for modulating magnetic relaxation,especially in terms of crystal field and magnetic interactions.The crystal field plays a dominant role in creating single-molecule magnets with largely anisotropic f-elements,while the strong coupling between magnetic centers is able to suppress quantum tunneling of magnetization efficiently.     

自旋对表面磁极化子自陷能磁场特性的影响

讨论了电子自旋对表面磁极化子特性的影响.应用么正变换、线性组合算符和微扰法研究了电子自旋对电子与表面光学声子耦合强、与体纵光学声子耦合弱的表面磁极化子自陷能Etr磁场特性的影响.以TlB r晶体为例所作的数值计算结果表明:电子自旋使Etr分裂为二,且随磁场B的加强,分裂间距增大;若电子与光学声子耦合强,自旋量子数mS取-1/2时,Etr随B的加强而增大,mS取1/2时Etr随B的加强而减少;若电子与光学声子耦合弱,不论mS取何值,Etr都随B的加强而减少;不论电子与光学声子耦合强还是弱,电子自旋作用对Etr的影响都随B的加强而增大.     

电磁场对5052铝合金铸轧板材组织性能的影响

在传统铸轧过程中施加静磁场和交变振荡电磁场,生产5052铝合金板材,并主要通过显微观察,研究了铸轧工艺对板材的显微组织的影响.结果表明:在浇铸温度为690℃下,同传统工艺板材相比,施加静磁场(025T)生产的5052铝合金板材枝晶生长受到抑制,显微组织得到细化并分布均匀化,但晶粒大小不均匀;采用025T磁场和450A的交变电流生产时,产生电磁振荡效应,中心组织为均匀的等轴晶.交变振荡电磁场铸轧使整个板材等轴化效果最好.屈服强度和抗拉强度分别为122和235MPa,板材性能最优.