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1、凝聚态物理研究的新动向红河学院物理系王世恩Contents自旋电子学（spintronics）冷原子的操控SolitaryExcitationsofDipolarBosonsinOpticalLatticeunderMagneticFields1.1自旋电子学研究的重要应用目的超高密度存储器件相关自旋量子控制器件量子信息运算器件1.2量子霍尔效应经典霍尔效应1879年美国霍尔(E.H.Hall)整数量子霍尔效应1980年德国冯克利青(vonKlitzing)1985年诺贝尔奖分数量子霍尔效应1982年华裔(美国)崔琦等1998年诺贝尔奖(DanielTsui,H.L.Sto
2、rmer,R.Laughlin)1.3自旋霍尔效应自旋流spintronicsHirsch提出的自旋霍尔效应J.E.Hirsch,Phys.Rev.Lett.83,1834(1999).根据反常霍尔效应中无极化电子的非自旋散射势可导致自旋相反的电子分列，从而形成自旋霍尔效应(extrinsicspinHalleffect)，并进而可产生自旋流。奥查隆小组的工作Y.K.Kato,etal.,Science,306,1910(2004)具有自旋的带电粒子流的自旋极化分列 示意图1.3自旋霍尔效应自旋流spintronics张守晟量子霍尔效应的规范场论统一描述S.C.Zhang
3、andJ.P.Hu,Science,294,823(2001).室温下无耗散的量子自旋流S.Murakami,etal.,Science,301,1348(2003).SO(5)转动群描述了室温下的两种超流态超导流量子Hall流四维量子流体弦理论Y.X.Chen,etal.,Nucl.Phys.B638(2002)220.1.3自旋霍尔效应自旋流spintronics牛谦等人提出的广义内在的自旋霍尔效应J.Sinova,etal.,Phys.Rev.Lett.92,126603(2004).在Rashba势的驱动下，电子自旋沿二维电子系统平面极化，并随电流的的流动分列，从
4、而可形成广义上内在的自旋霍尔效应(intrinsicspinHalleffect)。剑桥的工作J.Wunderlich,etal.,Nature,?,(2005)?.1.4目前的研究发展不久前的自旋电子学基本上都是基于铁磁和反铁磁金属的，如巨磁阻效应、铁磁和反铁磁金属自旋注入形成的自旋流等。目前的发展1、IBM投资Stanford大学成立专门的实验室，支持由S.C.Zhang教授主持的对此领域的相关物理基础及材料和器件的研究。2、中科院自旋流相关量子现象及其应用探索创新工程项目3、筹建中科院与高校科学家《自旋调控》伙伴小组2冷原子的操控玻色－爱因斯坦凝聚(BEC)1924-2
5、5年玻色提出不可区分的粒子(玻色子)的统计方法，爱因斯坦预言0K时，大量这样的粒子将表现出一个粒子的行为，即出现玻色－爱因斯坦凝聚状态。玻色－爱因斯坦凝聚的实现1995年朱棣文等人发展的激光冷却和磁阱技术使得JILA小组的威依迈和科纳尔和MIT的卡特勒实现了铷原子和钠原子的玻色－爱因斯坦凝聚。1997年度诺贝尔物理学奖(美国科学家朱棣文，菲利浦斯和法国科学家达诺基因)2001年度诺贝尔物理学奖(威依迈、科纳尔和卡特勒)捕陷在一维光格子中的原子1998年B.P.AndersonandM.A.Kasevich用两束对传的激光束产生了一维的激光驻波，即形成了一维光格子。捕陷在光格子
6、内的原子有着类似于处在固体晶格中费米电子的行为。捕陷在三维光格子中的原子M.Greiner,etal.,Nature,415,39(2002).实现了铷原子的超流态到Mott绝缘态的相变。费米原子气体的BEC-BCS重叠M.Greiner,etal.,Nature,426,537(2003).S.Jochim,etal.,Science,302,2101(2003).M.W.Zwierlein,etal.,Phys.Rev.Lett.91,250401(2003).C.A.Regal,etal.,Phys.Rev.Lett.92,040403(2004).M.Bartenst
7、ein,etal.,Phys.Rev.Lett.92,120401(2004).SolitaryExcitationsofDipolar BosonsinOpticalLatticeunderMagneticFieldsWeconsideradilutegasofdipolarbosonsinopticallatticewiththefollowingHamiltonianThebosonfieldoperator(r)and+(r)canbeexpandedoverWannierfunctions
