Quantum Magnetism (NATO Science for Peace and Security Series B pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Barbara, Bernard (EDT)/ Imry, Yosef (EDT)/ Sawatsky, G. (EDT)/ Stamp, P. C. E. (EDT)

出品人:

页数:249

译者:

出版时间:2008-7-2

价格:USD 109.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781402085116

丛书系列:

图书标签:

• Quantum Magnetism
• Magnetism
• Quantum Physics
• Condensed Matter Physics
• NATO Science
• Materials Science
• Spin Systems
• Magnetic Materials
• Low Temperature Physics
• Solid State Physics

凝聚态物理前沿：复杂材料中的自旋动力学与量子涨落 一本关于前沿磁性材料、拓扑量子现象与非平衡态物理的深度探讨 本书聚焦于凝聚态物理领域中一个极具活力与挑战性的交叉学科：复杂功能材料中的量子磁性、多体相互作用的涌现行为，以及拓扑量子态的探索。它并非聚焦于传统的铁磁性或反铁磁性材料的宏观描述，而是深入到微观尺度，解析电子的自旋、轨道运动与晶格振动（声子）之间复杂的耦合机制，尤其是在极端条件（如低温、高压或强场）下所展现出的新颖量子现象。 全书结构严谨，从理论基础构建到实验观测方法的阐述，再到对前沿研究热点的深入剖析，旨在为高年级本科生、研究生以及专业研究人员提供一个全面而深入的知识体系。 --- 第一部分：量子磁性的理论基础与多体建模 本部分奠定了理解复杂磁性系统的理论框架。我们首先回顾量子力学的基本原理在线性与非线性体系中的应用，随后转向处理多体系统的核心工具。 第一章：从海森堡模型到 Hubbard 模型的扩展 本章详细阐述了描述磁性相互作用的基石模型。我们不仅仅停留在标准的近邻海森堡模型，而是引入了更具物理意义的延伸，如Dzyaloshinskii-Moriya (DM) 相互作用的起源（基于自旋轨道耦合）及其对磁结构的影响。随后，我们将讨论如何将电荷自由度纳入考虑，深入分析电子-电子相互作用在描述强关联体系中的关键作用，重点剖析Hubbard模型在不同维度和填充度下的有效极限。 第二章：平均场理论的局限性与涨落的引入 传统平均场理论在处理长程有序问题上虽有建树，但在描述临界行为和量子涨落时则显得力不从心。本章探讨了如何超越平均场近似。我们详细介绍了随机相位近似 (RPA) 在处理磁激发方面的优势与不足，并转向更精细的描述方法，如自旋波理论（Spin Wave Theory），尤其关注其在高激发能（如接近反铁磁转变点）下的修正。此外，本节还涉及路径积分表述在处理有限温度下磁性相变中的应用。 第三章：拓扑磁序的数学描述 拓扑概念已渗透到凝聚态物理的各个角落。本章专门讨论如何用拓扑不变量来分类和识别磁性拓扑材料。我们阐释了陈数（Chern number）和$mathbb{Z}_2$ 不变量在描述拓扑绝缘体和拓扑半金属中的角色，并将其推广到具有磁性有序态的体系，如磁性Weyl半金属中的手性异常与反常霍尔效应的联系。重点在于如何从能带结构中提取这些拓扑特征。 --- 第二部分：前沿材料体系的实验观测与物理解析 本部分将理论框架应用于当前物理研究中最活跃的实验平台，探讨如何通过先进的测量手段揭示复杂的量子行为。 第四章：中子散射与磁激发谱的解析 中子散射，特别是非弹性中子散射 (INS)，是探测量子磁性激发（如磁振子）的“黄金标准”。本章详细介绍了如何设计实验来解析磁激发的三维色散关系 $E(mathbf{q})$。我们探讨了在不同磁有序背景下（如螺旋序、分层磁性）中子散射信号的特征峰，并讨论了如何利用平均场+低能激发的组合模型来拟合观测到的磁能谱。 第五章：超快动力学与非平衡态磁性 在现代物理研究中，利用飞秒激光脉冲对磁系统进行调控已成为常态。本章关注超快光致磁化的机制。我们将分析光子激发如何通过电子-声子耦合、自旋-轨道耦合等途径，在皮秒乃至飞秒时间尺度上改变磁结构。重点讨论了泵浦-探测（Pump-Probe）技术在观测光诱磁化、条纹域的形成与湮灭以及超快自旋弛豫过程中的应用。 第六章：电子结构与高分辨率谱学 深入理解材料的电子结构是解析磁性的前提。本章侧重于角分辨光电子能谱 (ARPES) 技术在揭示电子态和能带结构中的关键作用。特别是对于具有强自旋轨道耦合的二维材料（如二维过渡金属硫化物），ARPES如何精确地分辨出行人分化的自旋极化态、狄拉克锥的非平坦化，以及在低温下观察到的费米面附近的迹象。此外，我们还简要讨论了X射线磁性圆二色性 (XMCD) 在确定局域磁矩方向和轨道占比方面的应用。 --- 第三部分：新兴的量子磁性现象与交叉前沿 本部分探索了当前磁性研究中最具颠覆性和未来潜力的领域，这些领域往往跨越了传统的固态物理范畴。 第七章：拓扑磁性系统中的边界态 继承第三章的理论基础，本章深入探讨了拓扑磁性材料中边界态的物理性质。我们详细分析了磁性拓扑绝缘体表面的狄拉克锥，以及它们如何响应磁化翻转（磁化翻转导致的拓扑相变）。此外，本章深入研究了磁性斯卡米子 (Skyrmions) 及其在实空间中的稳定机制。我们将分析DM相互作用如何驱动这些拓扑非共面结构，并讨论其在低能耗信息存储与处理中的潜力。 第八章：量子自旋液体与低维磁性 量子自旋液体（QSLs）代表了一种“万古长青”的无序量子磁态，是凝聚态物理的圣杯之一。本章聚焦于如何通过实验（如比热测量、μ子自旋旋转等）寻找QSL的特征信号，特别是其分数化的激发（如准粒子或任意子）。我们将对比研究一维（如XXZ链模型）和二维（如Kitaev模型）系统中QSL的形成机制，并讨论如何通过化学掺杂来“冻结”磁性，诱导出这些奇异态。 第九章：自旋电子学与非厄米系统中的磁性 随着技术的发展，磁性已不再局限于传统的电子电荷运动。本章探讨了自旋电流的传输与控制。我们分析了自旋霍尔效应、逆自旋霍尔效应在磁性异质结中的应用，以及自旋转移矩（STT）和自旋轨道矩（SOT）在磁随机存取存储器（MRAM）中的工作原理。最后，我们将展望非厄米物理对磁系统的影响，探讨在具有非互易耦合的磁性结构中，如何利用这些系统来稳定单向传播的激子或自旋波。 --- 结语：面向未来的开放性问题 本书最后简要总结了当前领域面临的重大未解难题，包括强关联与拓扑的统一描述、如何在大约100K以上温度下维持量子磁性、以及如何将这些理论洞察转化为室温、实用化的量子器件。本书旨在激发读者对这些前沿问题的持续探索与深入研究。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆