自旋污染的英文

自旋污染的基本概念以及对计算结果的影响

关于 Hartree-Fock计算（通常采用Rootaan的自洽场（SCF）方式）介绍性的描述集中在单重态体系，在这样体系中所有电子自旋都已经配对。通过假设计算是限制在每个占据轨道有两个电子计算，计算可以相对地容易进行。这通常是指自旋限制的Hartree-Fock计算或RHF。

对于自旋多重度不为一的体系，是不可能象自旋多重度为一的体系那样用RHF方式的。 在一个非限制性的计算中，有两组完全 的轨道轨道，一组是alpha电子的，一组是beta电子的。 通常这两组轨道用同样的基函数但是不同的分子轨道参数。

非限制性计算的优点是他们计算的效率非常高。 缺点是波函数不再是总自旋的本征函数，因此计算中可能会导入一些误差。

这种误差成为自旋污染。 自选污染如何影响计算结果：

自旋污染导致在我们看来是期望的波函数中混合进了一点其他的自旋态。这种情况下由于有了较多的变分自由度，有时候会导致轻微的降低计算的总能量。更多的情况是因为较高能量态的混入导致总能量的轻微升高。然而这些变化是不正确的波函数 的结果。因为这不是一种系统误差，不同态间的能量差可能受到相反的影响。高自旋的污染可以影响稽核和布局数分析，和显著地影响自旋密

电子自旋和自旋波函数

摘要：运用利力学量算符和波函数的矩阵表示，在Sz表象中讨论了电子自旋算符及其波函数的构造，找出并证明了一些性质。同时对比轨道角动量和自旋角动量就自旋的本质提出新的问题

关键词：自旋；Sz表象；角动量

自旋是量子力学的特有概念，量子力学是随着物理学的发展为了解释微观领域的实验现象，在许多物理学家的共同努力下建立并逐渐完善起来的。其确立促进了实验工作的发展，特别在原子光谱的实验中，先后发现了光谱的精细结构和反常Zeeman效应。如在碱金属钠原子光谱中，起初看到有一条波长为589.3nm的黄线，由于光谱仪的分辨率的提高，后来发现它是两条谱线构成的。它的波长分别喂589.6nm和589.0nm，此即所谓碱金属光谱的双线结构。另外，在弱磁场中，一条光谱线会分裂成偶数条谱线，称为反常Zeeman效应。原有的量子理论已经无法解释这些新的物理现象。

1925年，为了解释，Uhlenbeck和Goudsimt提出了电子具有自旋的假设，稍后由Pauli加以完善。除上述实验现象外，Stern—Gerlach实验也是电子自旋±±的客观存在的重要实验依据，电子具有自旋就像电子具有的质量和电荷一样，电子的自旋也是表征电子固有属性的物理量，

Spintronics:Fundamentals and applications

Igor Zˇutic′*

Condensed Matter Theory Center,Department of Physics,University of Maryland

at College Park,College Park,Maryland20742-4111,USA

Jaroslav Fabian?

Institute for Theoretical Physics,Karl-Franzens University,Universita¨tsplatz5,8010Graz,

Austria

S.Das Sarma

Condensed Matter Theory Center,Department of Physics,University of Maryland

at College Park,College Park,Maryland20742-4111,USA

(Published23April2004)

Spintronics,or spin electronics,involves the study of active control and manipu

中国耕地污染现状及对策

土地污染是指土地因受到采矿或工业废弃物或农用化学物质的侵入，恶化了土壤原有的理化性状，使土地生产潜力减退、产品质量恶化并对人类和环境造成危害的现象和过程。据初步调查显示，因污水灌溉和农药、化肥不合理使用，工业废渣和城市生活垃圾随意堆放等因素，我国约有1000万公顷耕地受到不同程度的污染，其中矿区污染土地达200万公顷，石油污染土地约500万公顷，固体废弃物堆放污染土地约5万公顷。土地污染具有很大的危害性，对我国的经济、环境、社会等各方面都产生了深远的影响。 1.中国耕地污染现状

土壤污染主要分为三个类型的污染，分别是化学方面、物理方面和生活方面，在这些污染类型中化学方面的污染是最普遍、最严重和最复杂的．这些污染物进入土壤的途径多种多样，主要途径包括污水灌溉、废弃物堆放、农药和化肥的过分使用等．据统计，农村工业废弃物和建筑废弃物年总量达6.5 亿吨，工业“三废”和城乡垃圾对村庄的污染正由局部向整体蔓延，农村的污染排放已经占到全国的“半壁江山”，农村地区环境污染和生态恶化继续加重，水、空气、土壤污染十分突出，环境不安全隐患增多。据环保部调查，全国约有1000万公顷 耕地受到“三废”危害，其中遭受大工业“三废”污染的耕地达4

第十四章：粒子的自旋——是你不能想象的事情！

上一章我们介绍了泡利不相容原理，很明显这个理论和粒子的自旋是有关联的，所以这一章我们来认识一下什么叫粒子的自旋。

自旋现象在量子力学中存在，我们这里着重介绍量子力学中的特点。在量子力学中，自旋是粒子所具有的内禀性质，其运算规则类似于经典力学的角动量，并因此产生一个磁场。

虽然有时会与经典力学中的自转（例如行星公转时同时进行的自转）相类比，但实际上本质是迥异的。经典概念中的自转，是物体对于其质心的旋转，比如地球每日的自转是顺着一个通过地心的极轴所作的转动。地球自转并不是内在性质。如果地球不转了,它还是地球,但是粒子如果自旋不一样,它就是一个新粒子。各位这点很重要，可以作为自转和自旋的区别来看。

首先对基本粒子提出自转与相应角动量概念

的是1925年由拉尔夫·克罗尼希（英语：Ralph

Kronig）、乔治·乌伦贝克与山缪·古德斯密特

（英语：Samuel Goudsmit）三人所开创。他们在

处理电子的磁场理论时，把电子想象一个带电的

球体，自转因而产生磁场。

后来在量子力学中，透过理论以及实验验证发现基本粒子可视为是不可分割的点粒子，所以物体自转无法直接套用到自旋角动量上来，因此仅能将自旋视为一种内禀性质，为粒子与生

介观系统中的自旋极化输运

【摘要】：本论文针对既具有重要应用价值，又具有基础理论研究意义的介观系统中的自旋极化输运现象做了较为系统和深入的理论研究。其目的一方面在于揭示介观系统中新效应的物理机制和规律，另一方面为设计和实现具有优良性能的量子器件提供物理模型和理论依据。在简要地回顾了低维介观体系物理研究中的一些重要实验和理论进展，并较详细地介绍了本文所采用的理论工具——非平衡格林函数方法之后，我们针对几个有趣的问题进行了研究。首先我们从理论上提出了一种新型的能够产生自旋极化电流的设计，该装置构建在由随时间振荡的自旋相关的隧穿所伴随的开放耦合双量子点上。我们计算出了流过该装置的自旋极化电流的精确表达式。数值分析的结果表明，流经该装置的电荷流和自旋流可以由门电压、驱动场的频率以及外磁场控制；此外，通过该装置的自旋极化电流能够产生非常有趣的反共振行为。通过对限制在孤立的耦合双量子点中电子的动力学行为的详细分析，我们对此反共振行为做出了定性地解释并指出了其在自旋电子器件方面的可能应用。然后我们研究了与局域声子模耦合的单分子和量子点的输运特性，重点关注声子效应对自旋流及其噪声谱的影响。自旋流由施加在量子点中的旋转磁场产生。结果表明电声子相互作用可以导致伴

第七章 电子自旋角动量

实验发现，电子有一种内禀的角动量，称为自旋角动量，它源于电子内禀性质,一种非定域的性质，一种量级为相对论性修正的效应。

本来，在Dirac相对论性电子方程中，这个角动量很自然地以内禀方式蕴含在该方程的旋量结构中。在对相对论性

??电子方程作最低阶非相对论近似，以便导出Schrodinger方程的

时候，人为丢弃了这种原本属于相对论性的自旋效应。于是，

??现在从Schrodinger方程出发研究电子非相对论性运动时，自旋

作用就表现出是一种与电子位形空间运动没有直接关系的、

??外加的自由度，添加在Schrodinger方程上。到目前为止，非相

对论量子力学所拟定的关于它的一套计算方法，使人们能够毫无困难地从理论上预测实验测量结果并计算它在各种实验场合下运动和变化。但是，整个量子理论对这个内禀角动量（以及与之伴随的内禀磁矩）物理根源的了解依然并不很透彻 1。

§7.1 电子自旋角动量

1, 电子自旋的实验基础和其特点

早期发现的与电子自旋有关的实验有：原子光谱的精细结构（比如，对应于氢原子2p?1s的跃迁存在两条彼此很靠近的两条谱线，碱金属原子光谱也存在双线结构等）；1912

二维自旋轨道耦合电子系统中的自旋霍尔效应

上海交通大学

硕士学位论文

二维自旋轨道耦合电子系统中的自旋霍尔效应

姓名：林琦

申请学位级别：硕士

专业：理论物理

指导教师：雷啸霖

20060201

二维自旋轨道耦合电子系统中的自旋霍尔效应

摘要

30多年前被提出的“自旋霍尔效应”在很长一段时间里都默默无闻。随着近两年在三维价带模型及二维自旋轨道耦合电子系统模型分别发现了“固有”自旋霍尔效应，这一领域开始活跃起来。而且由于现在讨论的自旋轨道耦合并非依赖于杂质散射，而是由系统本身的结构特征所决定，外部只需加一个电场就可以产生自旋极化的“电流”，这就为自旋注入提供了一种简便的方法，也会对量子计算、量子存储和量子信息的发展产生积极影响。在这篇论文里，我们探讨了二维自旋轨道耦合电子系统的自旋霍尔效应。首先我们介绍了Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合作用产生的原因，并用最基本的方法求解了它们的本征值与本征态，我们看到由于自旋轨道耦合作用项与动量成线性关系，使得色散关系曲线分裂成两支，这是能产生固有自旋霍尔效应的基础；其次我们介绍了在二维无杂质Rashba自旋轨道耦合系统中的固有自旋霍尔效应，我们看到在外加直流电场的作用下，可以产生自旋霍尔电流，而且自旋霍尔电导是一

电子自旋共振

【实验目的】

1、了解电子自旋共振理论。

2、掌握电子自旋共振的实验方法。

3、测定DPPH自由基中电子的g因子和共振线宽。 【实验原理】

原子中的电子在沿轨道运动的同时具有自旋，其自旋角动量为pS?其中S是电子自旋量子数，S?1/2。

S?S?1??

e??????gpS???S2me电子的自旋角动量pS与自旋磁矩?S间的关系为?

???g?S?S?1?B?S其中：me为电子质量；?B?e?，称为玻尔磁子；g为电子的朗德因子，具体表示为 2meg?1?设??eg2meJ(J?1)?L(L?1)?S(S?1) （7-2-3）

2J(J?1)为电子的旋磁比，?S??pS。电子自旋磁矩在恒定外磁场B0（z轴方向）

的作用下，会发生进动，进动角频率 ?0??B0 由于电子的自旋角动量pS的空间取向是量子化的，在z方向上只能取pSz?m? （m?S,S?1,?,?S?1,?S）m表示电子的磁量子数，由于S=1/2，所以m可取±1/2。电子的磁矩与外磁场B0的相互作用能为

??1E??S?B0??SzB0????B0

自旋在现代科学的应用

电子自旋在现代科技中的运用

指导老师：蒋向东

学号：20100051010021

姓名:李智勇

1

自旋在现代科学的应用

一电子自旋共振 1.物理介绍

由于分子中的电子多数是成对存在，根据Pauling不相容原理，每对电子必为一个自旋向上，一个自旋向下，而磁性互相抵消。因此必须有不成对电子的存在，才能表现磁共振，例如过渡元素重金属或者自由基的存在。

因为电子有1/2的自旋，所以在外加磁场下能级二分。当外加具有与此能量差相等的频率电磁波时，便会引起能级间的跃迁。此现象称为电子自旋共振。缩写为ESR。对相伴而产生的电磁波吸收称ESR吸收。产生ESR的条件为νo（MHz）=1.4·g·Ho（高斯）。式中νo为电磁波的频率，Ho为外部磁场强度，g为g因子（g factor）或g值。一个分子中有多数电子，一般说每二个其自旋反相，因此互相抵消，净自旋常为0。但自由基有奇数的电子，存在着不成对的电子（其无与之相消的电子自旋）。也有的分子虽然具有偶数的电子，但二个电子自旋同向，净自旋为一（例如氧分子）。原子和离子也有具有净自旋的，Cu2+、Fe3+、和Mn2+等常磁性离子即是。这些原子和分子为ESR研究的对象。由于电