350 руб
Журнал «Динамика сложных систем - XXI век» №3 за 2009 г.
Статья в номере:
Уравнения квантовой гидродинамики с учетом спин-токового и спин-орбитального взаимодействий
Ключевые слова: уравнения квантовой гидродинамики спин-орбитальное взаимодействие нелинейное уравнение Шредингера система многих частиц уравнение Блоха
Авторы:
П.А. Андреев, Л.С. Кузьменков - Кафедра общей и теоретической физики, Физический акультет МГУ им. М.В. Ломоносова. E-mail: lsk@phys.msu.ru
Аннотация:
Представлен вывод уравнений квантовой гидродинамики системы многих заряженных частиц обладающих магнитным моментом на основании многочастичного уравнения Шредингера. В исходном уравнении Шредингера, наряду со взаимодействием с внешним электромагнитным полем, принято во внимание кулоновское, спин-спиновое, спин-токовое и спин-орбитальное взаимодействие частиц. Найдено макроскопическое одночастичное уравнение Шредингера, соответствующее уравнениям квантовой гидродинамики в приближении самосогласованного поля. Проведено сравнение уравнений для плотностей тока и магнитного момента, полученных непосредственно из многочастичного уравнения Шредингера и одночастичного макроскопического уравнения Шредингера. Установлен вклад диффузии магнитного момента в коллективную состовляющую спин-орбитального взаимодействия. Полученные уравнения для тока, магнитного момента и энергии могут служить в качестве базисных при исследовании транспортных свойств квантовых физических систем. Справедливость этих уравнений неограничена условиями балистического или диффузионного движения частиц через образец. Они также справедливы для произвольного угла прецессии спина.
Страницы: 3-30
Список источников
  1. Кузьменков Л.С., Максимов С.Г. // ТМФ. 1999. Т. 118. № 2. C.287.
  2. Кузьменков Л.С., Максимов С.Г., Федосеев В.В. // ТМФ. 2001. Т. 126. № 1. С.110.
  3. Andreev P.A., Kuz'menkov L.S. // Phys. Rev. A. 2008. V.78. P.053624.
  4. Maximov S. G., Kuzmenkov L. S. // International Journal of Theoretical Physics, Group Theory and Nonlinear Optics. 2004. V. 11. P.1.
  5. Кузьменков Л.С., Максимов С.Г., Федосеев В.В. // ТМФ. 2001. Т. 126. № 2. С. 258.
  6. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Курс теоретической физики. Т.4. Квантовая электродинамика. М.: Наука. 1989.
  7. Харабадзе Д.Э. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. Физика. Астрономия. 2005. № 6. C.10.
  8. Андреев П.А., Кузьменков Л.С. // Изв. вузов. Сер. Физика. 2007. № 12. C. 74. [Russian Physics Journal. 2007. V. 50. N. 12. P. 1251.]
  9. Кузьменков Л.С., Максимов С.Г. // ТМФ. 2002. Т. 131. №2. C. 231.
  10. Силин В.П.Введение в кинетическую теорию газов. М.: Наука.1971.
  11. Maximov S. G., Kuzmenkov L. S. // International Journal of Theoretical Physics, Group Theory and Nonlinear Optics. 2004. V.11. P.33.
  12. Dalfovo F., Giorgini S., Pitaevskii L. P., Stringari S. Rev. Mod. Phys. 1999. V. 71. P. 463.
  13. Giorgini S., Pitaevskii L., StringariS.// Rev. Mod. Phys. 2008. V. 80. P. 1215.
  14. Brodin G., Marclund M. // New J. Phys. 2007. V. 9. P. 277.
  15. Haas F. // Phys. Plasmas. 2005. V. 12. P. 062117.
  16. Marklund M., Brodin G. // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 98. P.025001.
  17. Zamanian J., Brodin G., Marklund M. // New J. of Phys. 2009. V.11. p.073017.
  18. Кузьменков Л.С., .Максимов С.Г., Федосеев В.В. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.3. Физика. Астрономия. 2000. № 5. C.3.
  19. Кузьменков Л.С., Харабадзе Д.Э. // Известия вузов. Физика. 2004. Т. 47. № 4. C. 87.
  20. Андреев П.А. Кузьменков Л.С. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. Физика. Астрономия. 2007. № 5. С.5. [Moscow University Physics Bulletin. 2007. V.62. N.5. P. 271.]
  21. Overhauser A.W. // Phys. Rev. B. 1984. V.29. P.7023.
  22. Bret A., Firpo M.-C., Deutsch C. // Phys. Rev. E. 2004. vol.70, p.046401.
  23. Garcia L.G., Haas F., de Oliveira L.P.L. // Goedert J. Phys. Plasmas. 2005. V.12. P.012302.
  24. Андреев П.А., Кузьменков Л.С. // Ядерная физика. 2008. Т.71. С.1755. [Physics of Atomic Nuclei. 2008. V.71. N.10. P.1724].
  25. Ali S., Shukla P.K. // The Eur.Phys.J.D. 2007. V.41. P.319.
  26. Shukla N., Shukla P.K., Brodin G., Stenflo L. // Phys. Plasmas. 2008. V.15. P.044503.
  27. Zutic I., Fabian J.,  Das Sarma S. // Rev. Mod. Phys.2004. V.76. P.323.
  28. Farinas Paulo F. // Phys.Rev.B. 2001. V.64.P.161310.
  29. Xu L.J., Wu X.G. // Phys.Rev.B. 2006. V.74. P.165315.
  30. Silvestrov P.G. Mishchenko E.G. // Phys. Rev.B.2006. V.74. P.165301.
  31. Bernevig B. A., Yu X., Zhang S.C. // Phys. Rev. Lett. 2005. V.95. P.076602.
  32. Wieser R., Usadel K.D., Nowak U. // Phys. Rev.B.2006. V.74.P.094410.
  33. Manfredi G., Hervieux P.A. // Appl. Phys. Lett. 2007. V.91. P.061108.
  34. Sharma P. // Science. 2005. V. 307. P.531.
  35. Wolf S. A., Awschalom D. D., Buhrman R. A., Daughton J.M., von Molnar S., Roukes M. L., Chtchelkanova A.Y., Treger D. M. // Science, 2001. V.294. P.1488.
  36. Datta S., Das B. // Appl. Phys. Lett.1990.V.56. P. 665.
  37. Murakami S., Nagaosa N., Zhang S.C. // Science. 2003.V.301. P.1348.
  38. Bellucci S., Onorato P. // Phys. Rev. B. 2008. V.77. P.075303.
  39. Feng Chi, Jun Zheng, Lian-Liang Sun // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P.172104.
  40. Nitta J., Akazaki T., Takayanagi H., Enoki T. // Phys. Rev. Lett. 1997.V.78. P.1335.
  41. Grundler D. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. P.6074.
  42. Kato Y. K., Myers R. C., Gossard A. C., Awschalom D.D. // Phys. Rev. Lett. 2004. V.93. P.176601.
  43. Kato Y., Myers R. C., Gossard A. C., Awschalom D.D. // Nature (London). 2004. V. 427. P.50.
  44. Weber C.P., Gedik N., Moore J. E., Orenstein J., Stephens J., Awschalom D.D. // Nature (London). 2005. V.437. P.1330.
  45. Bernevig B.A., Jiangping Hu // Phys. Rev. B. 2008. V.78. P. 245123.
  46. Burkov A. A., Núñez A. S., MacDonald A. H. Phys. Rev. B. 2004. V.70. P.155308.
  47. Mishchenko E. G., Shytov A. V., Halperin B. I. // Phys. Rev.Lett. 2004.V.93. P.226602.
  48. Borunda M.F., Xin Liu, Kovalev Alexey A., Liu Xiong-Jun,  Jungwirth T., Sinova Jairo // Phys. Rev.B.2008.V.78. P.245315.
  49. Smirnov S., Bercioux D., Milena Grifoni M., Richter K.Phys.Rev.B. 2008. V.78. P.245323.
  50. Murakami S., Nagaosa N., Zhang S.-C. // Science. 2003.V.301. P.1348.
  51. Valenzuela S. O., Tinkham M. // Nature (London). 2006.V.442. P.176.
  52. Chia-Hui Lin, Chi-Shung Tang, Yia-Chung Chang // Phys.Rev.B. 2008. V.78.P.245312.
  53. Tomoaki Kaneko, Mikito Koshino, Tsuneya Ando // Phys.Rev.B. 2008. V.78.P.245303.
  54. Romeo F., Citro R., Marinaro M. // Phys.Rev.B. 2008. V.78.P.245309.
  55. Ngo A.T., Villas-Bôas J.M., Ulloa S.E. // Phys.Rev.B. 2008. V.78.P.245310.
  56. Wolf S. A., Awschalom D. D., Buhrman R. A., Daughton J.M., von Molnar S., Roukes M. L., Chtchelkanova A. Y., Treger D.M. // Science. 2001. V. 294. P.1488.
  57. Tan S.G., Jalil M.B.A., Xiong-Jun Liu, Fujita T. // Phys.Rev.B. 2008. V.78.P.245321.
  58. Pályi A., Cserti J.// Phys.Rev.B. 2008. V .78.P.241304.
  59. Loss D., DiVincenzo D. P. // Phys. Rev. A. 1998. V.57. P.120.
  60. Wolf S. A., Awschalom D. D., Buhrman R. A., Daughton J.M., von Molnár S., Roukes M. L., Chtchelkanova A. Y., Treger D. M. // Science. 2001. V.294. P.1488.
  61. Manchon A., Zhang S.// Phys.Rev.B. 2008. V.78.P.212405.
  62. Bychkov Yu.A., Rashba E.I. // J.Phys.C. 1984. V.17. P.6039.
  63. Yu Z.G. Phys.Rev.B. 2008. V.78.P.212411.
  64. Romero A.H., Cardona M., Kremer R.K., Lauck R., Siegle G., Serrano J., Gonze X.C. // Phys.Rev.B. 2008. V.78.P.224302.
  65. Bellucci S., Onorato P.// Phys.Rev.B. 2008. V.78.P.235312.
  66. Földi P., Molnár B., Benedict M.G., Peeters F.M. // Phys.Rev. B. 2005. V.71. P.033309.
  67. Foldi P., Molnar B., Benedict M.G., Peeters F.M. // Phys. Rev. B. 2005.V.71. P.033309.
  68. Kuo-Wei Chen, Ching-Ray Chang // Phys.Rev.B. 2008. V.78.P.235319.
  69. Saprykin S., Trevelyan Philip M. J., Koopmans Rudy J., Serafim Kalliadasis // Phys.Rev.E. 2007. V.75.P.026306.
  70. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Курс теоретической физики. Т.3. Квантовая механика (нерелятивистская теория). М.:Наука. 1989.
  71. Дрофа М.А., Кузьменков Л.С. // ТМФ. 1996. Т. 108. № 1. C. 3.
  72. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Курс теоретической физики. Т.9 Статистическая физика (часть вторая). М.: Наука. 1989.
  73. Уизем Д. Линейные и нелинейные волны. М.1977
  74. Уизем Д. Теория солитонов. Метод обратной задачи. М. 1980.
  75. Shen R. // Phys. Rev. B. 2006. V. 74. P. 125313.
  76. Thakor V., Staunton J.B., Poulter J., Ostanin S., Ginatempo B., Bruno E. // Phys. Rev. B. 2003. V.68. P. 134412.
  77. Дрофа М.А., Кузьменков Л.С. // Вестн. Моск. ун-та. Сер.3. Физика. Астрономия. 1997. № 2. C. 3.