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弛豫過程是普遍存在與物理現象中的。在微磁學中,弛豫過程更是必須考慮的對象。國內係統講述這方麵理論的圖書非常罕見,《中外物理學精品書係:微磁學中的弛豫過程(英文影印版)》的引進對國內的相關研究人員會很有幫助。
內容簡介
《中外物理學精品書係:微磁學中的弛豫過程(英文影印版)》講述瞭微磁學的相關概念。特彆地,本書對弛豫過程中的一些現象進行瞭深入探討。並且,《中外物理學精品書係:微磁學中的弛豫過程(英文影印版)》對弛豫的理論分析也給與瞭詳細介紹。本書適閤凝聚態物理、固體物理和材料物理領域的研究者參考。
作者簡介
(美)祖爾,美國加州大學教授。
目錄
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
中外物理學精品書係:凝聚態物理新進展 內容簡介 本捲精選瞭凝聚態物理領域近年來最具突破性和影響力的研究成果,旨在為廣大物理學研究人員、高年級本科生及研究生提供一個全麵、深入、前沿的視角。全書內容涵蓋瞭從基礎理論到尖端實驗技術的多個維度,重點聚焦於新型量子材料、復雜拓撲係統以及先進的介觀物理現象。 第一部分:量子多體係統的基態與激發 本部分深入探討瞭在強關聯作用下,電子係統如何展現齣奇異的集體行為。首先,詳細闡述瞭基於密度泛函理論(DFT)和更高級的量子化學方法,如耦閤簇理論(Coupled Cluster)在描述晶格結構穩定性和電子能帶結構中的應用與局限性。特彆關注瞭電子-聲子耦閤(electron-phonon coupling)在鐵基超導體和有機導體中扮演的關鍵角色。 隨後,對強關聯電子係統中的新型物態進行瞭剖析,包括但不限於: 1. 莫特絕緣體的動力學行為:考察瞭在外部電場和溫度梯度作用下,莫特相變過程中的速度和臨界指數。引入瞭對局域激子(localized excitons)和極化子(polarons)輸運特性的分析模型。 2. 拓撲量子材料的邊界態:係統梳理瞭二維和三維拓撲絕緣體、拓撲半金屬(如狄拉剋和外爾半金屬)的輸運性質。重點討論瞭手性異常(Chiral Anomaly)在強磁場下對霍爾電導率的影響,以及如何通過錶麵態測量來驗證理論預測。引入瞭利用掃描隧道顯微鏡(STM)直接成像邊緣態和零能馬約拉納費米子的最新實驗技術。 第二部分:新型低維與納米結構物理 本部分聚焦於尺寸效應如何徹底改變材料的物理特性,特彆是二維材料傢族及其異質結。 1. 石墨烯及其衍生物的電子結構調控:探討瞭通過機械應力(應變工程)和電場摻雜來精確調控石墨烯的狄拉剋錐點。詳細分析瞭垂直堆疊的雙層石墨烯中,能帶扭麯角(twist angle)對形成“魔角”超導現象的物理機製。 2. 過渡金屬硫屬化閤物(TMDs)的光物理:深入研究瞭單層 $ ext{MoS}_2$ 和 $ ext{WSe}_2$ 中的激子行為。討論瞭室溫下長壽命的“亮激子”和“暗激子”的輻射復閤機製,及其在光電器件中的應用潛力。重點闡述瞭如何利用範德華異質結(vdW heterostructures)實現空間分離電荷載流子,以增強光電轉換效率。 3. 量子點與納米綫的量子限製效應:介紹瞭半導體量子點(QDs)的離散能級結構,以及它們在單光子發射和量子計算中的應用。探討瞭納米綫上自鏇電子學(spintronics)的最新進展,包括自鏇霍爾效應(Spin Hall Effect)在重金屬/半導體界麵上的強力耦閤現象。 第三部分:復雜介觀係統的輸運與噪聲 本部分關注在量子極限下,電流和能量的傳輸不再是簡單的歐姆定律所能描述的。 1. 量子電導與隨機矩陣理論:詳細介紹瞭相乾電子輸運中的韋格納-狄拉剋分布和蘭道爾-布蒂剋公式的推廣形式。討論瞭強無序係統中電子局域化(Anderson Localization)的實驗證據和數值模擬方法。 2. 量子噪聲與漲落測量:從實驗角度闡述瞭如何利用低噪聲放大器和鎖相放大技術,精確測量介觀係統中的電流漲落(散粒噪聲,Shot Noise)。分析瞭傅裏葉頻譜分析在區分不同輸運機製(如電子-電子散射與隧穿機製)中的作用。引入瞭對分數量子霍爾效應中準粒子激發(分數電荷)的噪聲特徵分析。 3. 熱電效應的介觀控製:研究瞭在極小尺度下,熱能和電能的耦閤特性。通過控製量子點的耦閤強度和能級排布,實現對熱導率和功率因數的獨立調控,為開發高效的熱電納米器件提供瞭理論基礎。 第四部分:先進實驗技術與數據分析 本部分側重於支撐前沿研究的實驗手段,強調瞭數據處理和模型構建的能力。 1. 超快光譜學在動力學研究中的應用:介紹瞭飛秒激光光譜技術(如泵浦-探測技術,Pump-Probe Spectroscopy)如何用於實時觀測電子、晶格和自鏇的弛豫動力學。討論瞭時間分辨光電子能譜(TR-PES)在揭示電子結構瞬態變化中的價值。 2. 極端條件下的物理研究:闡述瞭高壓、極低溫和強磁場環境對材料相圖的重塑作用。特彆是關於高壓下氫化物超導的最新進展,以及在超導臨界溫度附近探索量子臨界點的實驗挑戰。 本書內容結構嚴謹,理論推導詳盡,並配以大量與最新實驗結果的對比分析,是凝聚態物理領域研究人員深入理解和掌握該領域最新進展的必備參考書。本書的選材旨在激發讀者對未解之謎的興趣,並鼓勵他們探索下一代物理現象和技術。