Séance de cours

Échange: Intra-atomique et Inter-atomique

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Dans cours

PHYS-745: Spin Dynamics

The course is conceived in the perspective of understanding the fundamentals of spintronics. This implies learning about magnetism at the quantum mechanical level, mechanisms for spin relaxation and spin transport, including Berry phase. Various forms of ...

Description

Cette séance de cours couvre les principes fondamentaux des interactions d'échange, y compris l'échange intra-atomique, l'échange inter-atomique, le couplage spin-orbite et le couplage Dzyaloshinskii-Moryia. Il se penche sur les expressions mathématiques et les niveaux d'énergie associés à ces interactions, explorant le principe de Pauli, les états triplet et singulet, et la construction des Hamiltoniens pour correspondre aux niveaux d'énergie. La séance de cours traite également de l'échange interatomique direct, du spin hamiltonien et du concept de superéchange. De plus, il aborde l'effet Zeeman, le moment magnétique électronique intrinsèque et le couplage Dzyaloshinskii-Moriya, fournissant des informations sur la dynamique de spin et les interactions d'échange.

Enseignant·e

Jean-Philippe Ansermet

Jean-Philippe Ansermet was born March 1, 1957 in Lausanne (legal origin Vaumarcus, NE). He obtained a diploma as physics engineer of EPFL in 1980. He went on to get a PhD from the University of Illinois at Urbana-Champaign where, from 1985 to 1987, he persued as post-doc with Prof. Slichter his research on catalysis by solid state NMR studies of molecules bound to the surface of catalysts. From 1987 to 1992 he worked at the materials research center of Ciba-Geigy, on polymers for microelectronics, composites, dielectrics and organic charge transfer complexes. In March 1992, as professor of experimental physics, he developed a laboratory on the theme of nanostructured materials and turned full professor in 1995. Since 1992, he teaches classical mechanics, first to future engineering students, since 2004 to physics majors. Since 2000, he teaches thermodynamics also, to the same group of students. He offers a graduate course in spintronics, and another on spin dynamics. His research activities concern the fabrication and properties of magnetic nanostructures produced by electrodeposition. His involvement since the early days of spintronics have allowed him to gain recognition for his work on giant magnetoresistance (CPP-GMR), magnetic relaxation of single nanostructures, and was among the leading groups demonstrating magnetization reversal by spin-polarized currents. Furthermore, his group uses nuclear magnetic resonance , on the one hand as means of investigation of surfaces and electrodes, on the other hand, as a local probe of the electronic properties of complex ferromagnetic oxides.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique atomique: Physique atomique

Concepts associés (32)

Interaction spin-orbite

vignette|Structures fines et hyperfines dans l'hydrogène. Le couplage des différents moments cinétiques conduit à la division du niveau d'énergie. Non dessiné à l'échelle. Le moment cinétique de spin électronique, S est couplé au moment cinétique orbital électronique, L, pour former le moment angulaire électronique total , J. Celui-ci est ensuite couplé au moment cinétique de spin nucléaire, I, pour former le moment cinétique total, F. Le terme symbole prend la forme 2S+1L avec les valeurs de L représentées par des lettres (S,P,D ,F ,G,H,.

Interaction d'échange

En physique, l'interaction d'échange (avec une énergie et un terme d'échange) est un effet en mécanique quantique qui se produit seulement entre particules identiques. L'interaction d'échange modifie la valeur moyenne de la distance entre deux ou plusieurs particules indistinguables lorsque leur fonctions d'onde se chevauchent. A cause de l’interaction d’échange cette distance va augmenter (pour les fermions) ou diminuer (pour les bosons) par rapport au cas où les particules seraient distinguables.

État triplet

vignette| Exemples d'états singulet, doublet, triplet. En chimie quantique, un état triplet caractérise un atome ou une molécule ayant deux électrons non appariés de spin parallèle ( ou ) chacun sur une orbitale atomique propre, de telle sorte que leur multiplicité de spin soit égale à . On peut observer un état triplet par exemple lorsqu'un électron est excité et occupe une orbitale de niveau d'énergie plus élevé qu'à son état fondamental : si le spin de cet électron change de sens, il forme, avec l'électron auquel il était apparié, un système de deux électrons célibataires aux spins parallèles.

Effet Zeeman

vignette|Photo de l'effet Zeeman, prise en 1896 par Pieter Zeeman. L’effet Zeeman désigne la séparation d'un niveau atomique d'énergie défini d'un atome ou d'une molécule en plusieurs sous-niveaux d'énergies distinctes, sous l'effet d'un champ magnétique externe. Il y a donc levée de dégénérescence des niveaux énergétiques. L'effet s'observe aisément par spectroscopie : lorsqu'une source de lumière est plongée dans un champ magnétique statique, ses raies spectrales se séparent en plusieurs composantes.

Oxygène singulet

L'oxygène singulet, de symbole ou O=O, est un état excité de la molécule de dioxygène. Il se forme notamment par réaction de l'eau oxygénée et de l'eau de Javel, par action des ions hypochlorite ClO sur le peroxyde : ClO → + Cl + , réaction qui s'accompagne d'une très faible luminescence rouge foncé par relaxation des molécules d'oxygène singulet.

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Séances de cours associées (64)

La susceptibilité magnétique : notions de base et applications

Explore l'aimantation, les champs magnétiques, le moment cinétique de spin et le comportement matériel dans les champs magnétiques, en discutant de la susceptibilité, du paramagnétisme et du diamagnétisme.

Interaction de Heisenberg, portes à 2 bits

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Interactions: Interactions d'échange

Explique les états singulet et triplet, l'énergie d'échange et les interactions dans l'hydrogène métallique.

Moments magnétiques et spin

Couvre la description quantique des moments magnétiques et du spin, y compris les matrices Pauli et l'énergie observable.

Mécanique quantique : Particules dans une boîte

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