编辑推荐
弛豫过程是普遍存在与物理现象中的。在微磁学中,弛豫过程更是必须考虑的对象。国内系统讲述这方面理论的图书非常罕见,《中外物理学精品书系:微磁学中的弛豫过程(英文影印版)》的引进对国内的相关研究人员会很有帮助。
内容简介
《中外物理学精品书系:微磁学中的弛豫过程(英文影印版)》讲述了微磁学的相关概念。特别地,本书对弛豫过程中的一些现象进行了深入探讨。并且,《中外物理学精品书系:微磁学中的弛豫过程(英文影印版)》对弛豫的理论分析也给与了详细介绍。本书适合凝聚态物理、固体物理和材料物理领域的研究者参考。
作者简介
(美)祖尔,美国加州大学教授。
目录
Preface vii
Notations and conventions xvii
1 The Classical Magnetization Field 1
1.1 Introduction 1
1.2 Equations of motion 4
1.2.1 Damping 9
1.3 Approaching the Curie temperature 11
2 Small motions of the Magnetization 17
2.1 Introduction 17
2.2 Models of small motions 17
2.2.1 Distributive damping 19
2.2.2 Instabilities and spin wave condensates 21
3 Intrinsic Damping 31
3.1 Introduction 31
3.2 Magnetostrictive coupling 31
3.2.1 Small samples 32
3.2.2 Large, homogeneous samples 35
3.3 Loss torque in magnetic metals 43
3.3.1 Eddy current damping 44
3.3.2 Direct coupling of conduction electrons to the
magnetization field 49
3.4 Fluctuations in medium properties 57
3.5 Relaxation due to weakly coupled magnetic impurities 60
3.5.1 Slow relaxation 61
3.5.2 Corrections to the adiabatic limit 64
3.6 Appendix 3A. Inclusion of displacement current in
Section 3.3.1 67
4 Fluctuations 71
4.1 Introduction 71
4.2 Fluctuation-dissipation theorem 74
4.3 Langevin equation, and generalized Langevin equation 77
4.4 Fokker-Planck equation-cartesians 85
4.4.1 Fokker-Planck equation in polar angles 88
4.4.2 Fokker-Planck equation in the absence of well-defined
canonical variables 89
5 Magnetization Reversal in a Very Dilute Array of Small
Particles 97
5.1 Introduction 97
5.2 General observations 98
5.3 Reversal in 2d 102
5.3.1 Reversal in the long time limit 109
5.3.2 Intermediate time scales 114
5.3.3 Applied field and anisotropy axis misaligned 118
5.3.4 Relation to first-passage type theories 119
5.4 Rotation in 3d 122
6 Magnetization Reversal in Arrays of Particles and
Continuous Media 125
6.1 Introduction 125
6.2 Relaxation due to magnetic moment interaction in
a sparse medium 127
6.2.1 Equations of motion for dipolar interaction 128
6.2.2 A single pair 130
6.3 More dense arrays of many interacting particles 139
6.3.1 The Arnold web 141
6.3.2 Relevance to magnetic relaxation and reversal 143
6.3.3 Effective single-variable relaxation from causes other than
chaos 145
6.4 Magnetization reversal and the magnetization process in
large, dense systems 146
6.4.1 Simple model of magnetization reversal by domain wall
motion 149
6.4.2 Motion of a Bloch domain wall 160
6.4.3 Magnetostatics and the magnetization process.
Pre-existing domain walls 163
6.5 Appendix 6A: Vortex solutions in cylinder and disc: stability
considerations 176
References 185
Subject Index 189
前言/序言
中外物理学精品书系:凝聚态物理新进展 内容简介 本卷精选了凝聚态物理领域近年来最具突破性和影响力的研究成果,旨在为广大物理学研究人员、高年级本科生及研究生提供一个全面、深入、前沿的视角。全书内容涵盖了从基础理论到尖端实验技术的多个维度,重点聚焦于新型量子材料、复杂拓扑系统以及先进的介观物理现象。 第一部分:量子多体系统的基态与激发 本部分深入探讨了在强关联作用下,电子系统如何展现出奇异的集体行为。首先,详细阐述了基于密度泛函理论(DFT)和更高级的量子化学方法,如耦合簇理论(Coupled Cluster)在描述晶格结构稳定性和电子能带结构中的应用与局限性。特别关注了电子-声子耦合(electron-phonon coupling)在铁基超导体和有机导体中扮演的关键角色。 随后,对强关联电子系统中的新型物态进行了剖析,包括但不限于: 1. 莫特绝缘体的动力学行为:考察了在外部电场和温度梯度作用下,莫特相变过程中的速度和临界指数。引入了对局域激子(localized excitons)和极化子(polarons)输运特性的分析模型。 2. 拓扑量子材料的边界态:系统梳理了二维和三维拓扑绝缘体、拓扑半金属(如狄拉克和外尔半金属)的输运性质。重点讨论了手性异常(Chiral Anomaly)在强磁场下对霍尔电导率的影响,以及如何通过表面态测量来验证理论预测。引入了利用扫描隧道显微镜(STM)直接成像边缘态和零能马约拉纳费米子的最新实验技术。 第二部分:新型低维与纳米结构物理 本部分聚焦于尺寸效应如何彻底改变材料的物理特性,特别是二维材料家族及其异质结。 1. 石墨烯及其衍生物的电子结构调控:探讨了通过机械应力(应变工程)和电场掺杂来精确调控石墨烯的狄拉克锥点。详细分析了垂直堆叠的双层石墨烯中,能带扭曲角(twist angle)对形成“魔角”超导现象的物理机制。 2. 过渡金属硫属化合物(TMDs)的光物理:深入研究了单层 $ ext{MoS}_2$ 和 $ ext{WSe}_2$ 中的激子行为。讨论了室温下长寿命的“亮激子”和“暗激子”的辐射复合机制,及其在光电器件中的应用潜力。重点阐述了如何利用范德华异质结(vdW heterostructures)实现空间分离电荷载流子,以增强光电转换效率。 3. 量子点与纳米线的量子限制效应:介绍了半导体量子点(QDs)的离散能级结构,以及它们在单光子发射和量子计算中的应用。探讨了纳米线上自旋电子学(spintronics)的最新进展,包括自旋霍尔效应(Spin Hall Effect)在重金属/半导体界面上的强力耦合现象。 第三部分:复杂介观系统的输运与噪声 本部分关注在量子极限下,电流和能量的传输不再是简单的欧姆定律所能描述的。 1. 量子电导与随机矩阵理论:详细介绍了相干电子输运中的韦格纳-狄拉克分布和兰道尔-布蒂克公式的推广形式。讨论了强无序系统中电子局域化(Anderson Localization)的实验证据和数值模拟方法。 2. 量子噪声与涨落测量:从实验角度阐述了如何利用低噪声放大器和锁相放大技术,精确测量介观系统中的电流涨落(散粒噪声,Shot Noise)。分析了傅里叶频谱分析在区分不同输运机制(如电子-电子散射与隧穿机制)中的作用。引入了对分数量子霍尔效应中准粒子激发(分数电荷)的噪声特征分析。 3. 热电效应的介观控制:研究了在极小尺度下,热能和电能的耦合特性。通过控制量子点的耦合强度和能级排布,实现对热导率和功率因数的独立调控,为开发高效的热电纳米器件提供了理论基础。 第四部分:先进实验技术与数据分析 本部分侧重于支撑前沿研究的实验手段,强调了数据处理和模型构建的能力。 1. 超快光谱学在动力学研究中的应用:介绍了飞秒激光光谱技术(如泵浦-探测技术,Pump-Probe Spectroscopy)如何用于实时观测电子、晶格和自旋的弛豫动力学。讨论了时间分辨光电子能谱(TR-PES)在揭示电子结构瞬态变化中的价值。 2. 极端条件下的物理研究:阐述了高压、极低温和强磁场环境对材料相图的重塑作用。特别是关于高压下氢化物超导的最新进展,以及在超导临界温度附近探索量子临界点的实验挑战。 本书内容结构严谨,理论推导详尽,并配以大量与最新实验结果的对比分析,是凝聚态物理领域研究人员深入理解和掌握该领域最新进展的必备参考书。本书的选材旨在激发读者对未解之谜的兴趣,并鼓励他们探索下一代物理现象和技术。