Spin Polarized Quantum Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1989-04

价格:USD 78.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789971508784

丛书系列:

图书标签:

• 量子系统
• 自旋极化
• 凝聚态物理
• 量子力学
• 磁性材料
• 电子结构
• 计算物理
• 材料科学
• 自旋输运
• 拓扑物态

凝聚态物理学前沿：自旋自由度在量子多体系统中的调控与应用 本书聚焦于当前凝聚态物理学研究中最具活力和挑战性的领域之一：如何利用和调控电子的内禀角动量——自旋，在复杂的多体量子系统中实现新颖的物理现象和功能器件。 本书旨在为高年级本科生、研究生以及从事相关领域研究的科研人员提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角。 第一部分：量子自旋的基础与调控（Foundations and Manipulation of Quantum Spins） 本部分首先回顾了描述电子自旋的关键理论框架，着重于自旋角动量代数在多体耦合系统中的应用。我们深入探讨了泡利矩阵、自旋-轨道耦合（SOC）及其在不同晶体对称性环境下的表现。 第一章：自旋的量子力学描述与多体波函数 详细阐述了费米子系统的对称性要求，包括交换对称性和泡利不相容原理。引入了 Slater 行列式和 Jastrow 因子在描述强关联电子系统波函数中的作用。重点分析了自旋密度波（SDW）和电荷密度波（CDW）的起源及其对自旋序的竞争与共存。 第二章：自旋-轨道耦合的微观起源与宏观效应 详细解析了相对论效应在固体中如何导致电子动量与自旋的内在耦合。讨论了 Rashba、Dresselhaus 效应在二维电子气（2DEG）中的具体形式和能量依赖性。此外，深入分析了强 SOC 如何影响能带结构，特别是如何诱导出拓扑非平庸的边缘态和表面态。 第三章：磁性激发与自旋波动力学 本书将凝聚态系统中的自旋视为准粒子激发，系统性地介绍了宏观磁化强度的朗道方程和微观的自旋波理论。详细推导了线性自旋波理论在铁磁体和反铁磁体中的色散关系，并引入了非线性效应，如斯 टो克斯波（Stokhas 磁波）的产生机制。特别关注了非共面磁结构中的复杂自旋激发模式。 第二部分：拓扑磁性与几何相位（Topological Magnetism and Geometric Phases） 本部分的核心在于探索当磁性与拓扑概念相结合时所产生的奇异现象，这是当前凝聚态物理中最具创新性的领域之一。 第四章：拓扑绝缘体与磁性 系统回顾了拓扑绝缘体的基本概念，如时间反演不变的拓扑非平庸性。随后，重点讨论了磁性拓扑绝缘体（MTI）的构建，即通过引入磁性有序来打破时间反演对称性，从而实现量子反常霍尔效应（QAHE）。详细分析了 Chern 数与边缘态能量的精确关系。 第五章：斯格明子（Skyrmions）的拓扑保护 详细介绍了斯格明子作为一种具有非零拓扑荷的磁结构，在材料中的形成条件（通常需要 Dzyaloshinskii–Moriya 相互作用，DMI）。本书深入分析了斯格明子的电荷、拓扑数与磁结构的关系，并讨论了其在低能耗信息存储和逻辑器件中的潜力。重点讨论了边界效应和热梯度对其运动的影响。 第六章：几何相位在电子输运中的作用 除了传统的 Berry 相位，本书还探讨了磁性系统中的成对（adiabatic）和非成对（non-adiabatic）几何相位如何影响电子输运。这包括对霍尔效应（包括古典、量子和反常霍尔效应）的几何起源解释，并将其推广到更复杂的磁畴壁运动中。 第三部分：自旋电子学与量子计算的接口（Spintronics and Quantum Computing Interface） 本书的最后部分着眼于如何将基础物理原理转化为实际应用，特别是在自旋电子学和未来量子信息处理方面。 第七章：自旋转移矩与自旋轨道力矩（STT & SOT） 详细分析了利用纯自旋流（Spin Current）来操控磁化强度的两种主要机制。首先，深入解析了通过自旋转移矩（STT）实现磁性随机存取存储器（MRAM）的写入操作，包括其对材料要求的限制。随后，重点介绍了自旋轨道矩（SOT），特别是如何利用重金属界面的强 SOC 来产生高效的纯自旋流，以及 SOT 在超低功耗磁性开关中的优势。 第八章：量子比特的实现：自旋与超导电路的耦合 本章探讨了如何利用电子自旋作为量子比特的物理载体。详细讨论了量子点自旋比特的读出和初始化方案（如电荷-自旋耦合）。此外，本书还涉及将铁磁性材料与超导电路耦合（如超导量子干涉器件 SQUID）所产生的独特耦合机制，以及这种耦合如何用于增强或抑制自旋激发。 第九章：强关联效应下的自旋输运 超越传统的德鲁德模型，本书讨论了在 Mott 绝缘体或其它强关联系统中，自旋输运如何受到电子间库仑排斥和重整化效应的深刻影响。分析了电荷局域化与自旋激发之间的相互作用，例如在某些二维材料中观测到的异常高电阻率和自旋弛豫行为。 结论与展望 本书最后总结了当前研究面临的挑战，例如如何在室温下维持长距离的自旋相干性，以及如何设计具有多重耦合自由度（如电荷、自旋、轨道）的材料平台。本书对未来的研究方向提出了建设性的意见，特别是对新颖的超快自旋动力学调控和基于拓扑保护的下一代信息技术进行了展望。 本书的特色在于其对理论严谨性的坚持与对前沿实验现象的紧密结合，尤其强调了在不同物理尺度（从原子层到宏观器件）上自旋自由度的普适性作用。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴，那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的标题字体，一眼看上去就充满了学术的厚重感和对前沿科学的敬畏。我尤其欣赏封面那种极简主义的设计哲学，没有多余的图示干扰，仅仅是标题本身就足以激发读者探究其中奥秘的欲望。内页的纸张质感也相当出色，触感细腻，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到过度的疲劳，这对于一本深入探讨量子力学复杂概念的书籍来说，无疑是至关重要的细节考量。翻开扉页，那种印刷油墨散发出的淡淡的、特有的书卷气，瞬间将我拉入了一个专注的阅读心境。作者的排版布局也显示出极高的专业水准，公式的间距、图表的对齐都无可挑剔，让人在处理那些复杂的数学推导时，能够保持清晰的思路。可以说，光是捧着这本书，就能感受到出版方在制作过程中所倾注的匠心，它不仅仅是一本知识的载体，更像是一件值得收藏的艺术品，摆在书架上都散发着一种低调而强大的学术气息。这种对物理实体细节的极致追求，往往预示着内容本身的严谨与深度。

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这本书在方法论上的贡献是毋庸置疑的，它不仅仅是知识的汇编，更像是一本实战手册。我特别关注了其中关于低温量子输运实验设计的讨论部分，作者对于如何最小化环境噪声、如何精确控制磁场梯度等实际操作层面的细节描述，简直是教科书级别的指导。他没有停留在理论推演，而是深入到实验物理的“泥泞”之中，探讨了材料制备过程中可能出现的缺陷如何影响最终的测量结果，以及如何通过修正模型来补偿这些不完美性。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的论述方式，极大地提升了这本书的实用价值，对于研究生或青年科研人员来说，无疑是避免走弯路的宝贵经验总结。与其他纯粹侧重数学推导的教材相比，这本书提供了一种更具“动手能力”的视角，让人感觉到自己正在和一位经验丰富的导师并肩工作。

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从跨学科交流的角度来看，这本书的广度着实令人印象深刻。它成功地将凝聚态物理的核心概念与信息科学中的量子计算的某些前沿方向进行了有机的结合，特别是关于容错量子计算对物理系统稳定性的要求那一部分的论述，展现了作者开阔的视野。他清晰地阐述了，为什么某些看似纯粹的基础物理现象，在未来信息处理技术中会扮演至关重要的角色，这种前瞻性的洞察力是很多专注于单一领域的著作所欠缺的。读到这里，我感觉自己不仅是在学习一个狭窄的物理分支，更是在参与一场关于未来科技可能性的宏大对话，书中的论据并非孤芳自赏，而是指向了更广阔的应用前景，激励读者去思考物理学如何驱动下一次技术革命的引擎。

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我必须承认，这本书的挑战性是存在的，特别是对于那些非物理背景的读者而言，某些段落需要反复研读，甚至需要借助外部资料来辅助理解。然而，正是这种适度的认知挑战，使得阅读过程充满了回报的喜悦。它拒绝提供廉价的答案，而是要求读者主动参与到知识的建构过程中去。对我个人而言，阅读它更像是一次智力上的“高强度训练”，每一次攻克一个难懂的概念，都伴随着心智上的极大满足感。这本书最终带来的影响，并非仅仅是知识的增加，更重要的是它重塑了我对“严谨”和“深入”的理解标准，让我对科学探索的艰辛和美妙有了更深刻的体会。它无疑是一部能经受住时间考验的、具有里程碑意义的学术著作。

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我花了整整一个下午的时间来研究其中关于拓扑绝缘体的章节，坦率地说，作者对背景知识的铺陈是极其耐心的，这种循序渐进的讲解方式，简直是为那些刚接触该领域的“外行人”量身定做的引路砖。他并没有急于抛出那些令人望而生畏的哈密顿量，而是先从宏观的凝聚态物理现象入手，巧妙地将经典物理学的直觉与量子层面的反直觉之处进行对比，这种类比的技巧非常高明，使得原本抽象的能带结构和边界态描述变得生动起来。尤其是他对非阿贝尔任意子的那段论述，逻辑链条环环相扣，每一步的推导都似乎在耳边轻声解释着其物理意义，让人读来有一种“原来如此”的豁然开朗感，而不是那种被动接受符号堆砌的挫败感。这种行文的节奏把握，体现了作者深厚的教学功底，他懂得如何将知识的难度梯度均匀地分布在篇幅之中，确保读者不会在中途因理解的断层而搁浅。

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