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Alpha1024新蟲 (正式寫手)
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[求助]
分析晶胞磁矩時為何只考慮自旋角動量不考慮軌道角動量？ 已有2人參與
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| 在分析磁矩時只看原子是否有自旋相同的電子以及其交互作用，而不研究軌道角動量帶來的磁矩呢 |
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A區(qū)一本交叉課題組，低分調劑，招收機械電子信息通信等交叉方向
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wangyikeco
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【答案】應助回帖
感謝參與，應助指數(shù) +1
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不是不考慮軌道角動量，而是由于軌道淬滅，軌道角動量磁貢獻通常很小。 具有 d 電子的離子,軌道角動量淬滅的主要原因是周期晶格勢的作用,也就是說,不能考慮孤立的原子的磁矩,要考慮整個 d 能帶中的電子在磁場中的運動及相關的非平衡統(tǒng)計分布 在信息存儲研究領域，低能耗、高密度和原子尺度的量子調控是未來信息存儲器件的發(fā)展方向。在這方面，表面嵌入式的分子磁體有著巨大的應用潛力，其中大的磁各向異性能（Magnetic Anisotropy Energy，MAE）近年來備受關注。大的MAE將產生一個勢阱來保護體系的磁化長時間穩(wěn)定在某個方向（易磁化方向），使磁化免受熱擾動的破壞，進而有助于在原子尺度上實現(xiàn)信息的穩(wěn)定存儲。 獲得大的MAE主要取決于三個因素：強烈的自旋軌道耦合（Spin-Orbit Coupling, SOC）、特殊的晶體場和大的軌道磁矩。眾所周知，在通常情況下，晶體場將減弱甚至會淬滅軌道磁矩。因此，尋找合適的配位場（例如表面和襯底）來實現(xiàn)大的軌道磁矩以及大的MAE，將是一個不小的挑戰(zhàn)。最近，Rau等人通過一系列實驗發(fā)現(xiàn)（Science 344, 988 （2014）），吸附在MgO (001)表面的單個Co原子具有巨大的MAE，達到了3d過渡金屬原子的極限。 |
2樓2022-03-23 00:38:35
wangyikeco
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【答案】應助回帖
| 目前，大多數(shù)研究關注于具有強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產生自旋流，自旋流與鐵磁磁矩交換角動量進而誘導自旋軌道力矩。然而，不具備強自旋軌道耦合的輕金屬體系一般不能觀測到自旋霍爾效應，因此輕金屬材料中很難產生強的自旋軌道力矩效應。在材料中，除了自旋流外，電子軌道流也可以傳遞角動量。比較而言，一方面，電子軌道流的產生不依賴材料體系中的自旋軌道耦合效應；另一方面，雖然在基態(tài)下軌道流會快速淬滅，但是在電場的作用下軌道角動量的積累依然可能存在，這表明軌道流在材料體系中會更加本征；此外，理論研究表明，在強自旋軌道耦合體系中，軌道流可以有效地轉換為自旋流，因此，實驗上如何利用軌道流進一步提高自旋流的轉換效率成為研究的關鍵。 |
3樓2022-03-23 05:41:53
rlafite
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【答案】應助回帖
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近鄰原子或離子中核庫侖場和其他電子的平均勢場， 它與晶體的對稱性有密切的關系，不同的對稱性就有不同類型的晶場。 在不同晶場作用下，電子軌道能級具有不同的能量。 磁性晶體中晶場效應： 對磁性離子軌道的直接作用，引起能級分裂，導致軌道角動量的取向處于被“凍結”狀態(tài)。 在晶場的作用下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。 此現(xiàn)象稱為軌道角動量淬滅。 軌道角動量凍結的物理機制： 過渡金屬的3d電子軌道暴露在外面，受晶場的控制。晶場的值為10^2-10^4(cm^-1)大于自旋-軌道耦合能10^2(cm^-1). 晶場對電子軌道的作用是庫侖相互作用，因而對電子自旋不起作用,隨著3d電子的軌道能級在晶場作用下劈裂，軌道角動量消失。 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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