Magnetic Susceptibility of Superconductors and Other Spin Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Hein, Robert A./ Francavilla, Thomas L./ Liebenberg, Donald H. (EDT)

出品人:

页数:626

译者:

出版时间:1992-7

价格:$ 394.37

装帧:

isbn号码:9780306441974

丛书系列:

图书标签:

• 超导
• 磁化率
• 自旋系统
• 凝聚态物理
• 磁性材料
• 低温物理
• 材料科学
• 量子磁性
• 超导材料
• 磁学

磁性超导体与非晶磁体：从量子关联到宏观序态的探索 本书深入剖析了磁性超导体以及一类具有丰富低维磁序现象的非晶磁体材料。我们着眼于这些材料体系中，电子自旋的集体行为如何与超导配对机制相互交织，以及如何在非晶结构带来的无序环境中涌现出奇特的宏观量子现象。本书旨在为读者提供一个全面而深刻的视角，理解从微观量子涨落到宏观磁序和超导序态的形成机制，以及它们之间错综复杂的相互作用。 第一部分：磁性超导体——混沌中的秩序 磁性超导体是凝聚态物理中最具挑战性也最令人着迷的领域之一。在这些材料中，磁性（源自电子自旋的局部有序或无序）和超导性（源自电子对的宏观量子相干）并存。传统理论认为，强烈的磁性会破坏超导电子配对，因为超导配对机制（例如BCS理论中描述的声子介导配对）通常依赖于自旋单态的形成，而磁性则倾向于产生自旋三态。然而，在磁性超导体中，我们观察到的却是磁性和超导性的奇特共存，甚至相互促进，这迫使我们重新审视现有的理论框架。 本书将首先回顾磁性超导体的发现历程和代表性材料，如铜氧化物、铁基化合物以及一些稀土硼化物。我们将详细介绍这些材料的晶体结构、电子排布以及它们独特的磁学和电学性质。在此基础上，我们将深入探讨导致磁性与超导性共存的可能机制。 非常规超导配对机制： 传统BCS理论中的声子介导配对难以解释磁性超导体的行为。本书将重点介绍基于电子-电子相互作用的非常规超导机制，例如由磁激发（如磁振子）介导的配对。我们将分析磁振子的谱学特征，以及它们如何能够有效地将电子束缚成超导对，即使在存在强烈的局部磁矩的情况下。 电子自旋与轨道关联： 在许多磁性超导体中，电子的自旋自由度和轨道自由度紧密耦合，形成复杂的电子关联效应。本书将探讨自旋-轨道耦合在超导配对中的作用，以及它如何影响超导体的相图和临界温度。我们将分析诸如强关联电子系统中的 Hubbard 模型等理论模型，以及它们在解释磁性超导体行为方面的局限性与潜力。 磁序与超导序的竞争与共存： 许多磁性超导体呈现出复杂的相图，其中磁序和超导序之间存在着激烈的竞争。在某些温度和压力下，磁性有序态可能被超导态所取代，反之亦然。在另一些区域，两者则可能和谐共存，形成所谓的“磁性超导态”。本书将通过分析实验数据，例如比热、磁化率、中子散射以及核磁共振等谱学技术，揭示不同磁序（如反铁磁、铁磁、螺旋磁）与超导态之间的相互作用，以及它们如何共同决定材料的宏观量子性质。 拓扑超导性与手性马约拉纳费米子： 近年来，磁性超导体在寻找拓扑超导态方面扮演着关键角色。拓扑超导态因其潜在的应用前景，如容错量子计算，而备受关注。本书将介绍拓扑超导性的基本概念，以及磁性超导材料（特别是具有强自旋-轨道耦合的材料）如何可能实现拓扑超导相。我们将重点讨论手性马约拉纳费米子等准粒子在这些材料中的出现，以及如何通过实验手段（如扫描隧道显微镜）来探测它们。 第二部分：非晶磁体——无序中的涌现 与高度有序的晶体材料不同，非晶磁体材料缺乏长程的晶格周期性，其原子和磁矩的排列呈现出显著的无序性。这种无序性为磁学研究带来了新的挑战，但也孕育了独特的低维磁序现象。本书将重点关注两类典型的非晶磁体：玻璃磁体（Spin Glasses）和低维无序磁性材料（如磁性纳米线、薄膜）。 玻璃磁体： 玻璃磁体是一种特殊的无序磁性系统，其中磁矩由于晶格缺陷、杂质以及化学成分的无序分布而呈现出随机的方向和相互作用。在低温下，玻璃磁体能够进入一种被称为“自旋玻璃态”的宏观量子态。这种状态的特征是磁矩被“冻结”在随机的方向，但整体上并不形成长程的有序磁结构。本书将深入探讨自旋玻璃态的形成机制，包括其动力学过程、弛豫行为以及与实验观测到的“伪相变”现象。我们将介绍用于描述玻璃磁体的平均场理论和蒙特卡洛模拟等理论工具，以及它们如何解释自旋玻璃态的复杂性质，例如其能量景观的“分形”特征和“退火过程”的非平衡动力学。 低维无序磁性材料： 磁性纳米线、纳米颗粒以及超薄磁性薄膜等低维材料，即使在构成它们的晶体结构本身是高度有序的情况下，由于尺寸效应、表面效应以及制备过程中引入的无序，也常常表现出显著的磁学异常。本书将分析这些低维无序磁性材料的特性，例如： 磁畴壁动力学： 在磁性纳米线中，磁畴壁的移动是信息存储和处理的关键。无序性会阻碍磁畴壁的自由移动，产生“钉扎”效应，从而影响磁存储的性能。我们将研究无序对磁畴壁运动轨迹、迁移率以及退磁过程的影响。 表面磁各向异性与界面效应： 在超薄磁性薄膜中，表面磁各向异性会显著影响材料的宏观磁化行为。此外，不同材料层之间的界面效应，特别是磁性层与非磁性层之间的耦合，也可能产生新的磁学现象，例如自旋极化输运。 磁性量子退火与玻璃态行为： 一些低维无序磁性材料，特别是当其组分本身具有强磁性关联时，也可能表现出类似于玻璃磁体的复杂动力学行为，例如磁性量子退火效应。我们将探讨在量子涨落的作用下，这些系统如何克服能量势垒，并最终进入一种低能的、但非完全有序的磁状态。 第三部分：先进实验技术与理论建模 本书还将专题介绍用于研究磁性超导体和非晶磁体的高级实验技术和理论建模方法。 实验技术： 我们将详细阐述如何利用中子散射、X射线衍射、核磁共振、电子顺磁共振、扫描隧道显微镜（STM）、原子受力显微镜（AFM）、磁力显微镜（MFM）以及各种同步辐射技术，来探测这些材料中的磁结构、磁激发、超导序参数以及微观电子态。我们将重点讨论如何通过这些技术来区分不同的磁序，探测磁跃迁，以及原位观测材料在磁场和温度变化下的动态响应。 理论建模： 理论建模在理解这些复杂量子多体系统中起着至关重要的作用。本书将介绍多种理论方法，包括： 密度泛函理论（DFT）及其扩展： 对于具有强关联电子的磁性超导体，标准DFT方法存在局限性。我们将介绍DFT+U和混合泛函等方法的应用，以更准确地描述电子自旋和轨道性质。 格林函数方法与量子蒙特卡洛模拟： 这些方法能够处理强关联和多体效应，对于揭示低维无序磁体中的集体激发和动力学过程非常有效。 有效模型与相图分析： 构建简化的有效模型，例如伊辛模型、海森堡模型和XY模型，并利用相图分析技术，能够帮助我们理解不同参数（如温度、压力、磁场、无序度）对材料相结构的影响，并预测新的相变。 结论 本书的目的是提供一个深入的、跨学科的视角，连接量子力学、统计物理学、材料科学和实验技术。通过对磁性超导体和非晶磁体的细致研究，我们希望读者能够领略到物质在量子尺度下所展现出的令人惊叹的多样性和丰富性，以及理解这些复杂系统如何从微观相互作用中涌现出宏观的奇特量子序态。本书适合从事凝聚态物理、材料科学、量子计算以及相关领域研究的科学家、研究生和高年级本科生。

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