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Alpha1024新蟲 (正式寫手)
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[求助]
分析晶胞磁矩時(shí)為何只考慮自旋角動(dòng)量不考慮軌道角動(dòng)量？ 已有2人參與
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| 在分析磁矩時(shí)只看原子是否有自旋相同的電子以及其交互作用，而不研究軌道角動(dòng)量帶來的磁矩呢 |
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wangyikeco
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【答案】應(yīng)助回帖
感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1
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不是不考慮軌道角動(dòng)量，而是由于軌道淬滅，軌道角動(dòng)量磁貢獻(xiàn)通常很小。 具有 d 電子的離子,軌道角動(dòng)量淬滅的主要原因是周期晶格勢(shì)的作用,也就是說,不能考慮孤立的原子的磁矩,要考慮整個(gè) d 能帶中的電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及相關(guān)的非平衡統(tǒng)計(jì)分布 在信息存儲(chǔ)研究領(lǐng)域，低能耗、高密度和原子尺度的量子調(diào)控是未來信息存儲(chǔ)器件的發(fā)展方向。在這方面，表面嵌入式的分子磁體有著巨大的應(yīng)用潛力，其中大的磁各向異性能（Magnetic Anisotropy Energy，MAE）近年來備受關(guān)注。大的MAE將產(chǎn)生一個(gè)勢(shì)阱來保護(hù)體系的磁化長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在某個(gè)方向（易磁化方向），使磁化免受熱擾動(dòng)的破壞，進(jìn)而有助于在原子尺度上實(shí)現(xiàn)信息的穩(wěn)定存儲(chǔ)。 獲得大的MAE主要取決于三個(gè)因素：強(qiáng)烈的自旋軌道耦合（Spin-Orbit Coupling, SOC）、特殊的晶體場(chǎng)和大的軌道磁矩。眾所周知，在通常情況下，晶體場(chǎng)將減弱甚至?xí)銣畿壍来啪�。因此，尋找合適的配位場(chǎng)（例如表面和襯底）來實(shí)現(xiàn)大的軌道磁矩以及大的MAE，將是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。最近，Rau等人通過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)（Science 344, 988 （2014）），吸附在MgO (001)表面的單個(gè)Co原子具有巨大的MAE，達(dá)到了3d過渡金屬原子的極限。 |
2樓2022-03-23 00:38:35
wangyikeco
木蟲 (正式寫手)
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【答案】應(yīng)助回帖
| 目前，大多數(shù)研究關(guān)注于具有強(qiáng)自旋軌道耦合的重金屬體系，流過重金屬中的電流通過自旋霍爾效應(yīng)產(chǎn)生自旋流，自旋流與鐵磁磁矩交換角動(dòng)量進(jìn)而誘導(dǎo)自旋軌道力矩。然而，不具備強(qiáng)自旋軌道耦合的輕金屬體系一般不能觀測(cè)到自旋霍爾效應(yīng)，因此輕金屬材料中很難產(chǎn)生強(qiáng)的自旋軌道力矩效應(yīng)。在材料中，除了自旋流外，電子軌道流也可以傳遞角動(dòng)量。比較而言，一方面，電子軌道流的產(chǎn)生不依賴材料體系中的自旋軌道耦合效應(yīng)；另一方面，雖然在基態(tài)下軌道流會(huì)快速淬滅，但是在電場(chǎng)的作用下軌道角動(dòng)量的積累依然可能存在，這表明軌道流在材料體系中會(huì)更加本征；此外，理論研究表明，在強(qiáng)自旋軌道耦合體系中，軌道流可以有效地轉(zhuǎn)換為自旋流，因此，實(shí)驗(yàn)上如何利用軌道流進(jìn)一步提高自旋流的轉(zhuǎn)換效率成為研究的關(guān)鍵。 |
3樓2022-03-23 05:41:53
rlafite
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【答案】應(yīng)助回帖
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近鄰原子或離子中核庫侖場(chǎng)和其他電子的平均勢(shì)場(chǎng)， 它與晶體的對(duì)稱性有密切的關(guān)系，不同的對(duì)稱性就有不同類型的晶場(chǎng)。 在不同晶場(chǎng)作用下，電子軌道能級(jí)具有不同的能量。 磁性晶體中晶場(chǎng)效應(yīng)： 對(duì)磁性離子軌道的直接作用，引起能級(jí)分裂，導(dǎo)致軌道角動(dòng)量的取向處于被“凍結(jié)”狀態(tài)。 在晶場(chǎng)的作用下3d過渡金屬的磁性離子的原子磁矩僅等于電子自旋磁矩，而電子的軌道磁矩沒有貢獻(xiàn)。 此現(xiàn)象稱為軌道角動(dòng)量淬滅。 軌道角動(dòng)量?jī)鼋Y(jié)的物理機(jī)制： 過渡金屬的3d電子軌道暴露在外面，受晶場(chǎng)的控制。晶場(chǎng)的值為10^2-10^4(cm^-1)大于自旋-軌道耦合能10^2(cm^-1). 晶場(chǎng)對(duì)電子軌道的作用是庫侖相互作用，因而對(duì)電子自旋不起作用,隨著3d電子的軌道能級(jí)在晶場(chǎng)作用下劈裂，軌道角動(dòng)量消失。 因此在磁性材料中3d電子的磁矩一般僅決定自旋磁矩。 例如在鐵氧體中： Fe3+ 5μB (n3d = 8-3 = 5) Fe2+ 4μB (n3d = 8-2 = 6) |
4樓2022-04-02 11:20:50
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