铁磁固体的微结构和微磁学

本书由剑桥大学出版社出版，主要讨论了铁磁材料的微磁学和微结构，以及铁磁材料典型的磁滞回线和其微结构的关系，同时也深入的分析了晶体和非晶合金的微结构对其磁学性质的影响。本书将微磁学理论推广应用到了现代磁性材料的各个方向，包括：磁畴模式、     

反铁磁耦合纳米体系磁特性的微磁学研究

采用微磁学方法研究了磁层间反铁磁耦合强度对SyAF纳米体系磁特性的影响.当SyAF纳米体系上、下磁层间的反铁磁耦合强度不同时,SyAF纳米体系具有两种不同类型的磁滞回线.当磁层间反铁磁耦合强度较小时,体系的矫顽力随反铁磁耦合强度的增大而增大,反磁化机制为反磁化核的形成与传播的反转过程.而当磁层间反铁耦合强度较大时(0.2×10-3J.m-2),体系的矫顽力基本不随反铁磁耦合强度变化,并且在剩磁态为稳定的单畴结构,反磁化机制为类一致反转过程.这类SyAF纳米体系更适合于作为磁信息器件中自旋阀的自由层.     

坡莫合金纳米盘中交换偏置的涡旋动力学行为

提出铁磁反铁磁界面交换作用模型,并采用数值计算方法对在交换偏置场作用下坡莫合金纳米盘中涡旋的动力学行为进行研究.计算表明,在这种涡旋形钉扎场的作用下,涡旋核的螺旋运动频率会增大,而且随着铁磁/反铁磁之间界面交换作用的增加而线性增加;同时涡旋核向平衡位置的弛豫时间缩短,交换偏置作用起到了阻尼的效果.当有外磁场作用时,交换偏置使得铁磁层涡旋核运动轨迹不再是简单的螺旋曲线,核到盘中心的距离振荡增加直到达到一个稳定值.     

纳米带中涡旋畴壁在磁场驱动下的振荡行为

利用微磁学模拟软件(OOMMF),对坡莫合金纳米带中涡旋畴壁在略高于Walker极限的磁场驱动下的动力学行为进行模拟,分析外磁场强度、纳米带尺寸及自旋极化电流对畴壁振荡频率的影响。结果表明,纳米带中涡旋畴壁的振荡频率随外磁场强度的增大而增加,随着纳米带宽度的增加呈先增加后减小再增大最后基本保持不变的趋势;外加与磁场方向相反的平衡电流,虽然不改变畴壁振荡频率随外磁场强度和纳米带宽度的变化规律,但能起到减小畴壁振荡频率的作用,且平衡电流随外磁场强度和纳米带宽度的变化趋势与畴壁振荡频率基本相反,而其随着阻尼系数的增大而线性增加。     

温度应力对低碳微合金钢连续冷却过程中相变塑性的影响

通过热模拟单轴载荷拉伸/压缩试验,研究了连续冷却过程中温度应力对低碳微合金钢700L相变塑性和相变动力学的影响。结果表明,在1/2奥氏体屈服强度的应力范围内,700L钢的相变塑性应变与温度应力呈线性关系,对应相变塑性参数k为1.357×10~(-4);整体而言,压应力对700L钢相变塑性的作用效果强于拉应力。连续冷却过程中,外加载荷明显降低了700L钢奥氏体向铁素体转变开始温度,延缓了铁素体相变进程,缩短了相变完成所需时间,并且拉应力作用对700L钢铁素体转变动力学的影响效果更显著。     

强激光场中涡旋电子的动力学过程

研究了携带固有轨道角动量的强涡旋电子在强激光中的动力学过程.利用相对论拉莫进动方程和自旋进动方程(T-BMT)方程,研究了涡旋电子的内禀轨道角动量和自旋角动量在啁啾激光场中的演化规律.由于啁啾激光脉冲的不对称性,初始静止的涡旋电子在啁啾脉冲的作用下获得了MeV的加速,并实现了自旋和固有轨道角动量的纵向旋转.因此,通过调控啁啾激光的啁啾参数可以获得具有任意角动量方向的相对论涡旋电子.此外,在FoldyWouthuysen表象中,强涡旋电子的运动受到类Stern-Gerlach力的显著影响,从而偏离散射平面.这一现象揭示了轨道角动量和电磁场的相互作用及其与电子动量之间的内在关联,并为控制相对论电子的运动提供了一种全新的手段.     

钆单晶磁化曲线的微磁学模拟

HCP结构的钆单晶是一种典型稀土永磁材料，其居里温度在室温附近，作为一种良好的单质磁制冷材料，近年来得到广泛关注。利用原子尺度的有效自旋哈密顿量，通过使用混合蒙特卡罗方法的微磁学模拟研究，得到了钆单晶的磁化曲线，与实验结果吻合良好。磁化曲线的获得，不仅为居里温度附近的实验提供理论依据，也有助于进一步研究钆单晶的交换作用系数、各项异性常数等随温度变化行为的磁学性质。     

磁场处理对微合金钢相变过程的影响

磁场处理对微合金钢由奥氏全的转为过程产生影响，主要体现在铁素体的形核率和晶粒长大速度两个方面，磁场处理增加了铁素体的形核率，同时也提高了晶粒的长大速度，由于磁场对铁素体形核率的影响效果显著，缩短了相变时间，最终得到细晶组织。     

Hubbard模型的铁磁相变

用Zou-Anderson有效哈密顿量计算了spinon-holon系统的动态横向磁化率。由讨论holon涨落效应,导出一铁磁相互作用,这一相互作用对解释Hubbard模型的铁磁相变有重要的意义。     

自由边界条件的无规混合圆形磁性系统磁特性的微磁学研究

采用能量极小原理的微磁学方法对铁磁/反铁磁无规混合圆形磁性系统进行模拟计算,研究自由边界条件下该系统的磁特性.发现系统存在M-H磁化曲线的阶梯效应,并解释了小自旋的反铁磁耦合是产生这一现象的根本原因,同时,解释了自由边界条件下系统的平均自由度较周期边界条件下系统的自由度大是产生阶梯数目增多的原因.     

垂直点接触自旋霍尔纳米振荡器中自旋波动力学的微磁学模拟

基于微磁学模拟的方法，对垂直点接触自旋霍尔纳米振荡器(VNC-SHNO)中自旋波的激发和其非线性动力行为随电流、磁场及角度的依赖关系进行了详细的数值模拟研究.首先研究了纳米振荡器的频谱特性随激发电流的变化的关系，发现在低电流下，其频谱在远低于铁磁共振频率f_FMR处出现一个自旋相干性很好的振荡峰f₁以及几个高阶谐波峰，且其频率随电流增加表现出明显的红移；而在高电流下，其频谱除了出现低频f₁峰以外，在接近f_FMR处还出现了一个高频峰f₂，但其频率几乎不随激发电流变化.其次，通过振荡模式的功率谱的空间分布图，发现f₁是局域在点接触边界的一类非线性“子弹”型自旋孤波，而f₂是分布在局域模f₁外围的一类准线性传播型自旋波.最后，还细致研究了外加磁场强度及外加磁场面外角度对自旋霍尔纳米振荡器中这两类自旋波的激发和调控规律，为下一步实验研究该器件的非线性动力特性及其在非线性逻辑计算中的应用提供了理论基础.     

铁磁相变的尖点突变模型

应用尖点突变模型讨论了铁磁相变的性质，研究了范氏气体的五种突变特征与铁磁相变的相互关系     

超导涡旋系统的非平衡态相变

利用三维各向异性XY模型和电阻分流结动力学,研究了较强钉扎势下第二类层状超导体涡旋系统的非平衡态相变.结果发现,平衡态的涡旋玻璃相可在电流驱动下转变为运动玻璃相.在低温下系统经历了三次相变:随电流的增加,系统首先从运动涡旋玻璃相转变为运动Bragg玻璃相,再转变为运动Smectic相,最后融化为运动液体相.     

涡旋机械的涡旋体始端型线研究

涡旋机械中涡旋体的始端型线不但影响排气角和压缩过程,而且与涡旋机械的整机性能及涡旋体始端的强度有密切联系．着重分析了圆弧型型线修正问题,包括对称圆弧修正、不对称圆弧修正、对称圆弧加直线修正和不对称圆弧加直线修正,研究了不同修正条件下的排气角．     

基于斯格明子的自旋转移矩纳米振荡器的微磁学模拟

最近,人们发现了一种性能优良的新型磁性结构——斯格明子,为了解决传统微波发生器件能耗高、频谱窄等一系列问题,人们提出设计一种基于磁性斯格明子的自旋纳米振荡器。该器件的研发还处于理论设计阶段,因此有必要对斯格明子在器件中的产生及振荡机制进行研究。本文采用微磁学模拟方法,探究了极化电流密度以及DMI(Dzyaloshinkii-Moriya interaction)对斯格明子成核的影响规律。着重模拟了单个斯格明子在纳米圆盘中的振荡行为,并总结了电流密度以及DMI对斯格明子进动频率以及进动半径的影响。最后,探索了斯格明子个数对振荡器输出频率的影响,以期对该器件的研发提供理论预测和指导。     

天气图上的涡旋动力学

天气图上有许多种涡旋型式。本文说明了天气图上的流场可以分解为旋转场和变形场:地转无摩擦的气旋、反气旋的涡旋型式是围绕中心点的闭合环流流;考虑摩擦的气旋、反气旋的流型是围绕焦点的螺旋型式;鞍型场有4个涡旋中心点(2个气旋和2个反气旋)与1个鞍点;阻塞高压和切断低压由1个涡旋中心点与1个鞍点组成。从以上结果可以清楚地了解实际大气涡旋形态的动力和形成机制。     

天气图上的涡旋动力学

天气图上有许多种涡旋型式。本文说明了天气图上的流场可以分解为旋转场和变形场：地转无摩擦的气旋、反气旋的涡旋型式是围绕中心点的闭合环流;考虑摩擦的气旋、反气旋的流型是围绕焦点的螺旋型式;鞍型场有4个涡旋中心点（2个气旋和2个反气旋）与1个鞍点;阻塞高压和切断低压由1个涡旋中心点与1个鞍点组成。从以上结果可以清楚地了解实际大气涡旋形态的动力和形成机制。     

微尺度条件下气液相变的若干问题浅析

基于气液相变基础理论,以沸腾过程为切入点,试图探讨微尺度条件下气液相变的一些本质性问题。按照相变过程的时间序列,分析活化分子聚集体的性质、微小尺度对活化分子聚集体的影响、槽道尺寸对气泡生长过程的影响等几个方面,在一定程度上揭示了微尺度与常规尺度条件下相变过程的联系与区别。     

相变储能材料的相变过程温度模型

基于集总参数法和矩形相变等效比热假设建立了相变材料的相变过程温度模型．该模型与实验结果吻合很好．利用该模型定量研究了环境温度、相变潜热、相变温度范围和换热效率等多种因素对相变行为的影响，初步得出如下结论：环境温度对相变开始时间和持续时间均有明显影响，随着环境温度的升高，该二时间呈指数形式下降；相变材料的潜热对相变开始时间没有影响，对相变持续时间有明显影响，持续时间随潜热线性增加；相变温度范围对相变开始时间也没有影响，而相变持续时间随相变温度范围的增加平缓地增加；相变材料与环境之间的换热效率显著影响相变过程开始和持续的时间，二者随换热效率的提高呈指数形式下降．