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关键词： 手性成核剂   非均相成核   量子力学   分子动力学   直接结晶拆分  

摘要： 结晶拆分外消旋体是大规模生产纯对映异构体的一种最经济的方法,已成为手性药物之生产与分析的常规技术。同时,结晶也是外消旋体、对映异构体纯化的重要手段。在结晶过程中,成核无疑是关键的步骤,它影响了最终产品的结构、形貌和尺寸分布。成核剂通常通过不同的机制在对映选择性成核中发挥重要作用。本文合成了三种手性成核剂,以天冬氨酸为模型药物,研究了在这三种成核剂作用下的非均相成核和直接结晶拆分过程。具体研究内容如下: 1、本文通过酰胺化反应合成了三种具有光学活性的成核剂:C14-L-茶氨酸(C14-L-Thea)、C14-L-苯丙氨酸(C14-L-Phe)和C14-D-苯丙氨酸(C14-D-Phe)。并通过核磁共振氢谱（1H NMR）,傅里叶变换红外光谱（FTIR）,热重分析仪（TGA）,差示扫描量热仪（DSC）,粉末X-射线衍射（PXRD）,扫描电子显微镜（SEM）和动态光散射粒度仪（DLS）对合成的成核剂进行了表征,同时使用自动旋光仪和接触角测量仪测定了三种成核剂的旋光性和亲疏水性。 2、通过对天冬氨酸纯对映异构体和外消旋体在纯水中的溶解度数据和不同过饱和度水平下L-,D-和DL-天冬氨酸在纯水中和含有成核剂的水溶液中的诱导期的测定了解了天冬氨酸的热力学性质。并结合经典成核理论和经典非均相成核理论模型研究了天冬氨酸的相关成核参数和成核机理,重点研究了在成核剂诱导下的非均相成核过程的成核速率和成核参数。最后,通过320批成核统计实验,分析了在均相和非均相成核过程中不同类型核的出现概率。分析结果表明在80批不含手性成核剂的均相成核实验中,天冬氨酸的两个对映体和外消旋体晶体的成核存在随机性。然而在加入4.0 wt%的手性成核剂的240批非均相成核实验中,随机性消失,具有与成核剂相同手性的对映异构体核被明显促进。 3、基于量子力学理论分别分析了C14-L-Thea和C14-L-Phe分别与天冬氨酸对映异构体之间的弱相互作用。证明了合成的成核剂均对天冬氨酸具有手性识别能力。接着选用C14-L-Thea为分子动力学计算模型,使用分子动力学模拟研究了由C14-L-Thea聚集成的棒状成核剂在成核过程中的手性识别机理。计算结果显示成核剂在成核过程中与两种对映异构体的弱相互作用类型不同,这表明手性成核剂可以有选择性的促进对映异构体的成核。 4、结合前面的研究内容进一步探究了手性成核剂强化的外消旋体直接结晶拆分过程。同样以天冬氨酸为研究模型,首先使用固态表征确定天冬氨酸外消旋体类型为外消旋化合物。然后使用激光法测量了三种天冬氨酸物质在纯水中和存在成核剂的水溶液中的介稳区宽度。接着通过改变降温速率和不同的成核剂探究了成核剂和降温速率在直接结晶拆分过程中对结晶产品ee值的影响,进一步证明合成的成核剂的手性识别能力。最后进行循环性实验来研究合成的手性成核剂的稳定性和循环利用性。

关键词： 红外辐射   黑体点   准确测量   铝合金温度场   搅拌摩擦焊  

摘要： 随着铝合金在工业上的应用越来越广泛,提高铝合金工件的质量越来越受到关注,加工过程中的温度是影响质量的关键因素之一,因此铝合金的动态温度测量成为研究中的重点。现有研究主要是基于离线的测温模型进行温度场预测,但是建模时测温条件的简化降低了测温精度,并且此类方法不适用于在线测量,预测温度与实际温度存在误差。基于此,本文提出了红外辐射结合黑体点动态校准的铝合金温度场测量方法。首先建立了基于图像映射理论的铝合金红外辐射温度场修正方法,并基于图像映射与黑体点温度可实现对铝合金温度场的在线校准,同时基于该方法开展了搅拌摩擦焊接过程中的铝合金温度场在线测量研究。首先,基于图像映射理论实现了铝合金红外辐射温度场的修正,并对红外辐射结合黑体点在线校准铝合金温度场的测量开展了研究。首先,建立了基于图像映射理论的铝合金红外辐射温度场修正方法,为后续开展基于黑体点温度校准的铝合金温度测量奠定理论基础;其次在325 K～625 K温度范围内研究了实验所用黑体材料发射率变化规律,研究结果表明黑体材料发射率在此温度范围内稳定在0.90附近;然后研究了影响铝合金发射率的关键因素,并给出了其变化规律;最后,设计了铝合金工件的均匀与非均匀温度场,测量了涂有黑体点的铝合金温度场,基于图像映射理论和黑体点温度重建了铝合金板的温度场。研究结果表明基于红外辐射结合黑体点在线校准可实现铝合金温度场的精确测量。其次,基于红外辐射结合黑体点在线校准搅拌摩擦焊接过程中的铝合金温度场测量开展了研究。该部分首先建立了搅拌摩擦焊物理模型进行仿真,研究下压量和旋转速度对焊接过程中温度峰值的影响,通过对比分析得到下压量的改变相对于转速的改变对温度场的影响较小。为了验证模型的合理性,对全部喷涂黑体材料和喷涂离散黑体点的铝合金开展了搅拌摩擦焊温度场的测量研究,测量过程中改变了下压量与旋转速度。研究结果表明实验测得的焊接参数对温度场影响规律与仿真得到的焊接参数对温度场影响一致。最后,开展了焊接过程中全涂黑体温度场与基于红外辐射结合黑体点在线校准获取温度场的对照研究。研究结果表明,利用高发射率黑体点在线校准可以实现铝合金搅拌摩擦焊接过程中的温度场测量。

关键词： 变号格林函数   差分方程   同宿解  

摘要： 本文首先分析了二阶差分方程的同宿解、四阶差分方程的同宿解,然后考虑了n阶差分方程在变号格林函数的情况下的同宿解.我们通过二阶差分方程和四阶差分方程,研究了具有参数相关性的n阶非线性差分方程同宿解的存在性.探讨了相关方程的格林函数,得出了对于格林函数的准确式子,获得了该格林函数具有常数符号或改变符号时的参数范围.我们通过在锥上运用经典的克拉斯诺塞尔·斯基的不动点定理和不动点指数理论,建立了非线性差分方程边值问题的若干存在性结果.

关键词： 贝尔不等式   非局域   自旋相干态   Berry相位   PT对称  

摘要： 量子纠缠是量子信息和量子计算的重要组成部分,贝尔不等式在量子纠缠中扮演着十分重要的角色。人们一般认为存在两种类型的非局域性,一类是量子态的相位效应,例如Aharonov–Bohm相位和Berry相位。另一类是纠缠态对贝尔不等式的违反。如何确定两者之间的关系是一个长期存在的问题。本论文提供了将贝尔不等式的违反与几何相位联系起来的例子。贝尔不等式是否违反与量子概率有关,这主要取决于量子相干特性。另外,本研究为实现自旋宇称效应的实验演示提供了理论基础。本论文基于粒子数关联概率表示方法、自旋相干态量子概率统计的方法讨论了各种贝尔类型不等式及其违反。并且研究了PT对称非厄米系统中的Berry相位。主要研究工作如下: 贝尔不等式的实验检验主要集中于CHSH不等式形式,CHSH不等式提供了一个定量的界限。然而,对于Wigner不等式的违反却很少引起研究者的关注。基于自旋相干态量子概率统计方法,第二章扩展了Wigner不等式和它的违反,使其适用于任意两粒子反平行和平行自旋极化纠缠态。密度算符的局域项产生了Wigner不等式,而纠缠态的两个组成部分之间的非局域干涉的直接结果是违反了Wigner不等式。Wigner测量结果关联用W表示:对于任意系数的纠缠态,在局域实在模型时W总是小于等于0(Wlc≤0);另一方面Wigner不等式的违反表现特征为W取正值,有最大违反界限Wmax=1/2。因此得出结论:Wigner不等式与CHSH不等式一样,有利于量子纠缠违反的实验检测。 原来的贝尔不等式适用于两粒子自旋单态,对于平行自旋极化纠缠态而言,原来的贝尔不等式需要修正。基于粒子数关联的经典统计,第三章证明了扩展的贝尔不等式,它对于两粒子平行和反平行自旋极化纠缠态都有效。基于自旋相干态量子概率统计和态密度算符,贝尔不等式及其违反可以用一种统一的形式表示划分为局域项和非局域项。局域项产生了贝尔不等式,它的违反是纠缠态两部分之间的非局域量子干涉的直接结果。贝尔测量结果关联用BP表示,不管纠缠态的叠加系数如何,它在局域实在模型时总是小于等于1(BPlc≤1)。在考虑非局域量子干涉的情况下,贝尔不等式的最大违反发现为BPma x（28）2取决于态参数和三个测量方向。研究结果也适用于纠缠光子对。 在第四章中,依据量子概率统计,贝尔不等式及其违反被扩展到自旋为s平行和反平行自旋极化纠缠的薛定谔猫态（也叫做贝尔猫态）。除了自旋1/2以外,贝尔猫态的测量结果包含在整个希尔伯特空间内,它永远不会违反贝尔不等式。另一方面,如果测量结果被限制在自旋相干态的子空间内,一个普适的贝尔类型不等式在局域实在模型中被表示为pslc≤0。研究观察到一个自旋宇称效应:普适的贝尔类型不等式仅仅在半整数自旋而非整数自旋的贝尔猫态时违反。普适的贝尔类型不等式的违反被认为是半整数自旋时南北极规范的自旋相干态之间非凡的Berry相位的直接结果,而这个几何相位对于整数自旋而言是微不足道的。普适的贝尔类型不等式的最大违反界限被发现是psma x（28）1,对于任意半整数自旋s纠缠态而言,这个最大违反值都是有效的。 第五章提出了一个广义贝尔类型不等式,使其适用于多粒子任意自旋s纠缠的薛定谔猫态。基于量子概率统计,广义贝尔类型不等式及其违反借助于态密度算符用一种统一的形式表述出来。态密度算符分为局域项和非局域项,局域项产生不等式,非局域项导致不等式的违反。除了自旋1/2以外的其他自旋s时,在量子平均时广义贝尔类型不等式完全不违反。如果测量结果被限制在自旋相干态的子空间内,也就是仅仅只有最大自旋值±s,对于不完备的测量,广义贝尔类型不等式仍然是有意义的。借助于自旋相干态量子概率统计,证明了广义贝尔类型不等式的违反仅仅发生在半整数自旋而非整数自旋。此外,最大违反界限取决于纠缠粒子的奇偶数:奇粒子数时最大违反值为1/2;偶粒子数时最大违反值为1。 第六章研究了由周期驱动SU（1,1）生成元构成的PT对称非厄米哈密顿量的时间演化。采用非厄米不变量算符求解薛定谔方程,因为含时的哈密顿量不再是守恒量。因此提出了一个方案:构造具有着PT对称非幺正变换算符的非厄米不变量。不变量及其复共轭的本征态形成一个双正交基来表示精确解。接着得到非绝热Berry相,在缓慢时变极限下变为绝热Berry相。非绝热的Hannay角与Berry相位精确地满足量子经典对应关系。结果表明,该模型可以通过周期驱动的振荡器来实现。

关键词： 历史学   虚构   文学  

摘要： 被称为近代历史学之父的利奥波德·冯·兰克（Leopold von Ranke）所创立的实证史学，强调历史研究应该排除主观想象，去探求过去的客观事实。用他的话来说就是历史“只是记录事实本身”。而年鉴学派的马克·布洛赫（Marc Bloch）则强调历史研究应该有“人类的意识”，以及通过意识形成的关系，包括混淆、矛盾、混乱在内，

关键词： Quantum Mechanics   Quantization   Interference   Entanglement   Qubit   Amplitude   Probability Amplitude   Probability   Indeterminacy   Problem Solving   Reading an Equation   Investing an Equation with Meaning   Generate Your Own Questions   Misconceptions   The Character of Science   Significant Figures   Dimensional Analysis   Scaling   Atoms   Identical Particles   Rabi Flopping  

ISBN: (数字)9789811247910 ISBN: (纸本)9789811247903

摘要： How do atoms and electrons behave? Are they just like marbles, basketballs, suns, and planets, but smaller?They are not. Atoms and electrons behave in a fashion quite unlike the familiar marbles, basketballs, suns, and planets. This sophomore-level textbook delves into the counterintuitive, intricate, but ultimately fascinating world of quantum mechanics. Building both physical insight and mathematical technique, it opens up a new world to the discerning *** discussing experimental demonstrations showing that atoms behave differently from marbles, the book builds up the phenomena of the quantum world — quantization, interference, and entanglement — in the simplest possible system, the qubit. Once the phenomena are introduced, it builds mathematical machinery for describing them. It goes on to generalize those concepts and that machinery to more intricate systems. Special attention is paid to identical particles, the source of considerable student confusion. In the last chapter, students get a taste of what is not treated in the book and are invited to continue exploring quantum mechanics. Problems in the book test both conceptual and technical knowledge, and invite students to develop their own questions.

关键词： 二维材料   能谷   自旋   拉伸膨胀   层间作用  

摘要： 二维材料有着独特的结构和丰富的新奇物性,在物理、化学、材料等领域有着巨大的科学研究以及工业应用价值。其中,基于能谷自由度的二维能谷材料,在兼具基础物理研究价值(如反常能谷霍尔效应、能谷关联多重霍尔效应等)的同时,还在信息存储、处理等方面表现出巨大的应用潜力,因而成为当前物理、材料等领域的研究热点之一。此外,具有负泊松比的二维材料(即二维拉伸膨胀材料)可表现出有趣的拉伸膨胀性质,在医药、复合材料、国防等领域有着重要的应用前景。除了本征的二维材料,范德华多层材料也因其丰富的层依赖现象而受到广泛关注。比如,当具有面外电极化的单层材料堆叠成范德华多层时,多层体系会表现出阶梯状的带边排列方式与层数依赖的电子性质。此外,还有些多层体系会因层间作用而表现出层堆叠方式依赖的电子性质、超导性、磁性和拓扑性质等。这些层依赖现象使范德华多层材料在低功耗可调控的电子器件中展现出优异的应用潜力。在本论文中,我们系统研究了二维材料的电子、磁学、能谷、力学等性质,揭示了二维材料中能谷关联霍尔效应、量子反常霍尔效应、自掺杂电荷聚集效应与拉伸膨胀性质等新奇的物性,探索了二维材料在新型纳米电子、能谷电子等器件中的潜在应用,为进一步的实验研究和应用提供了理论参考。本论文共有六个章节:第一章简要介绍了二维材料的能谷电子学性质、拉伸膨胀性质、层间作用以及它们的研究现状;第二章介绍了本论文涉及到的理论基础、计算方法以及相应的计算软件;第三章主要研究了一系列二维材料中的能谷极化性质和能谷关联霍尔效应;第四章研究了二维材料中的拉伸膨胀性质及其内在机理,并提出了双向拉伸膨胀的概念;第五章主要研究了范德华多层体系中层间作用导致的层数依赖与层堆叠方式依赖的物理现象;第六章对本论文的结论和创新点进行了总结,并对下一步的研究做出了展望。本论文具体内容如下:(1)基于能谷自由度的能谷电子学在新一代信息存储和处理方面有着极大的优势,是对当前基于电荷和自旋自由度半导体技术的有益补充。该领域当前面临的主要挑战是实现能谷极化以操控能谷自由度。基于此,我们对二维材料的能谷极化性质展开了一系列研究。我们提出通过磁性掺杂可以在单层MoSSe中实现能谷极化,并指出该方法具有较高的实验可行性。我们发现在空间反演对称破缺与自旋轨道耦合的共同作用下,纯净的单层MoSSe表现出较强的自旋能谷耦合。掺杂Cr/V原子可以成功在该材料中实现能谷极化,尤其是Cr掺杂体系,其能谷极化值达到了～0.06eV。我们进而提出了一个新型的二维自发能谷极化材料,即单层Nb3I8。单层Nb3I8是一个稳定的二维铁磁半导体。由于本征的空间反演对称破缺与时间反演对称破缺,该体系无需任何外部调控方法就表现出了自发的能谷极化。更为重要的是,该体系的自发能谷极化值高达107meV,这对能谷的实际操控极为有利。此外,由于存在稳定的层状块体,单层Nb3I8的剥离具备很高的实验可行性。目前,对二维自发能谷极化材料的研究主要局限于二维无机磁性半导体体系,而这些体系的本征磁化方向往往沿面内方向,这严重阻碍了自发能谷极化的产生。基于此,我们通过k·p模型分析与第一性原理计算,证明了在二维有机金属晶格中同样可以实现理想的自发能谷极化现象。我们基于由有机分子和过渡金属原子构成的有机金属Kagome晶格,提出了二维有机自发能谷极化材料的设计和筛选原则,最终筛选出12个理想体系。这些体系或为铁磁基态、或为反铁磁基态,但重要的是它们都具有面外磁性。自旋与能谷之间的相互作用以及过渡金属原子中较强的自旋轨道耦合作用确保了这些体系自发能谷极化的出现和反常能谷霍尔效应的产生。随后,基于紧束缚近似模型分析与第一性原理计算,我们证明在二维有机金属晶格NbTa-benzene中可实现本征的能谷关联多重霍尔效应。受时间反演对称破缺与空间反演对称破缺的保护,NbTa-benzene的导带和价带都具有较大的自发能谷极化值,确保了反常能谷霍尔效应的产生。同时,由于磁交换相互作用和自旋轨道耦合作用,NbTa-benzene的能带在其中一个能谷处出现了能带反转,这导致了能谷极化量子反常霍尔效应的产生。更为重要的是,这一能带反转并不会破坏反常能谷霍尔效应,因此,NbTa-benzene具有能谷关联多重霍尔效应。此外,在应力的作用下,NbTa-benzene可由能谷关联多重霍尔效应态转变为反常能谷霍尔效应态或量子反常霍尔效应态。这些工作丰富了二维材料中能谷性质的研究。(2)二维拉伸膨胀材料因其在医药、复合材料、国防等领域的潜在应用价值引起了极大的关注。目前拉伸膨胀材料大多是人工合成的三维块体材料,二维拉伸膨胀材料则较为稀少。基于此,我们提出了一个理想的二维拉伸膨胀材料——单层Ag2S。我们发现该材料在面内和面外方向都具有拉伸膨胀性质,这种双向拉伸膨胀性质十分稀少。进一步地,我们揭示该双向拉伸

关键词： 双层六角晶格   圈蒙特卡罗模拟   自旋冰模型   铁磁态分布  

摘要： 统计物理学的一个基本任务是揭示描述不同种类材料的共同性质，以及理论模型的普遍性。在统计物理学中，六顶角模型是一个非常著名的理论模型，在经典和量子系统中都得到了广泛的研究。以量子自旋系统开发为基础的圈蒙特卡洛算法，通常作为研究顶角模型的有效工具。该算法以统计学中的概率分布为中心，通过使用随机数或伪随机数来解决概率相关的计算问题，这种算法正好适用于顶角模型复杂多变的顶角位型。顶角模型虽然是二维经典统计力学的一个重要模型，但是起初是用来描述固体水的结构，随着“自旋冰”的发现，该模型也成为描述二维自旋冰(Spinice)的理论之一。　　本文一方面通过训练神经网络来研究平面六顶角模型，计算了周期性边界条件和畴壁边界条件下六顶角模型的相图和自旋极化分布。主要研究这些不同的相区及其之间的边界是如何依赖于参数，并展示了机器学习的原理和优势。通过模拟发现模型在参数下表现为无序相，铁磁相，反铁磁相。对于畴壁边界条件，有一个相区的边界通过机器学习无法确定，我们进一步通过圈蒙特卡罗方法深入研究了这个区的相变特点。　　另一方面，传统自旋冰的研究主要基于烧绿石的三维晶格结构，并在其上观察到了磁单极和库伦液体(量子自旋冰)等新奇物态。本文受到最近实验室研究发现稳定存在的二维水冰[Nature577,60(2020)]的启发，设计了一种可以研究二维自旋冰的顶角模型，并在具有周期边界条件的双层六角晶格上，使用圈蒙特卡罗算法研究了该模型的基本属性。通过测量磁化强度、宾得累积量等物理量找到了包含铁磁、顺磁、反铁磁相的整体相图。与之前研究的正方晶格上的六顶角模型相比，相图和属性有所不同。双层顶角模型在铁磁区，x、y方向均呈铁磁态，但z方向属于反铁磁态。在无序区，x、y、z方向都是无序的。有意思的是，在反铁磁区，x方向，上下两层尽管都呈反铁磁分布，但呈现出一种错位现象，即上层自旋为正的位置下层却是负的。在y方向，上下两层均呈现铁磁态分布，z方向仍然呈反铁磁分布。除了周期边界，我们还分析了扶手椅和锯齿等开放边界的影响。我们对该模型的研究将有助于深化对于双层冰结构、顶角模型和其他统计模型的理解，更有助于突破传统三维自旋冰的研究领域，为寻找和设计新的自旋冰材料提供思路。

关键词： 孤立阿秒脉冲   光电子   阿秒条纹相机   波包动力学  

摘要： 在实验中观察和控制原子分子中电子的超快运动是研究学者们一直以来的梦想。电子超快运动的时间尺度一般在阿秒(1 0-18 s)量级,对此过程的追踪需要脉冲持续时间为阿秒量级的探测光源。高次谐波因其宽带的频谱结构、良好的时空相干性及能量可调谐等优势,成为实验上产生阿秒光源的常用手段,高次谐波频率梳即对应时域的阿秒脉冲序列。近些年,许多选通门技术的提出使得从阿秒脉冲序列中筛选出孤立阿秒成为可能。光电离是阿秒光源与原子分子相互作用的最直接结果,光电子中包含了丰富的超快动力学信息。本文的主要内容围绕实验上孤立阿秒脉冲的产生以及基于阿秒光电子谱的超快探测方案展开,提出了两种探测激光缀饰波包动力学的研究方案,为后续相关实验研究的展开提供了实验基础和理论依据。论文的主要内容如下: （1）在实验室中产生了脉宽为252 as的孤立阿秒脉冲。采用双光学选通门的方法整形7 m J,25 fs的少周期激光脉冲的电场形状,并分别在氩气和氖气靶中激发出超连续的高次谐波光谱。由氩气产生的超连续光谱的能量范围为27 51 e V,氖气产生的超连续光谱的能量范围为43 70 e V。进行了阿秒条纹相机实验诊断了由氩气产生的阿秒脉冲,得到孤立阿秒脉冲的中心能量为37 e V,脉宽为252 as,单脉冲能量为560 p J。 （2）提出了一种精确测量缀饰场下原子内束缚态波包演化的方案。通过分析缀饰场辅助下的阿秒光电离,给出了光电子谱的解析表达形式,该结果不同于传统的阿秒条纹谱,隐含了激光缀饰下原子各束缚态电子的耦合及波包的演化过程。利用自主开发的重构算法,实现了缀饰场驱动下束缚态波包演化的完全重构,准确恢复了外场作用下的拉比振荡、共振跃迁等超快电子动力学过程,拓展了阿秒条纹相机技术的应用领域。 （3）提出了一种基于阿秒光电子谱的氢分子离子电荷迁移过程的探测方案。在分析氢分子离子阿秒光电子谱时,发现谱中的干涉结构包含了分子电荷迁移的信息。在强场近似模型下给出了光电子谱的解析表达式,结合双缝干涉模型给出了干涉结构和分子内电子运动的定量依赖关系,包括分子核间距、两原子核的布居及其相对相位,为追踪分子内的电子超快运动提供了新的思路。

关键词： PT对称性   自旋波   BICs   非厄密   非绝热  

摘要： 磁性材料是现代信息社会得以建立的最为重要的基石之一。有序磁性的集体激发态—自旋波—广泛存在于金属、半导体和绝缘体之中。由于自旋波的高频(GHz以上)、短波长(微纳米尺度)和无焦耳热耗散等优点,被认为是未来自旋信息存储、传递和逻辑运算的理想载体。对其的探索研究,是当前量子磁性,特别是自旋电子学和波基计算的前沿课题之一,已经形成了一个新的重要研究领域:自旋波电子学(Magnonics)。一般认为,自旋波是一种低能的Goldstone激发模式,来源于自旋SU(2)旋转对称性的自发破缺。然而,考虑到本征阻尼的存在,磁动力学系统是一个内禀的非厄米开放系统。对多磁子格的系统,除了自旋进动所满足的时间反演(T)对称性,还可能存在不同子格之间的空间反射(P)对称性。我们认为,对非厄米的磁性系统,PT对称性和旋转对称性的自发性破缺之间的相互影响和竞争,将引入新的磁动力学行为,如:超越Goldstone模式的自旋激发、异常点(EPs)等奇异的物理性质。本论文基于包含阻尼效应的Landau-Lifshitz-Gilb ert(LLG)方程,通过理论分析结合微磁学模拟,展开磁动力学非厄米奇异性质的探索研究,以期加深我们对自旋集体激发的理解和认识,为自旋波自旋电子学的发展提供基础积累。第一章,我们简单的讨论了论文的研究背景,简略地介绍了量子磁性、自旋交换相互作用、以及磁有序系统基态和激发态等基本物理性质,并对文章的研究动机和研究内容进行了阐述,为后续自旋波非厄密奇异性的研究做铺垫。第二章,我们研究了(单子格)准一维铁磁系统的拓扑非平庸基态及其Goldstone模式的低能激发。分析了铁磁纳米管的涡旋构形的拓扑磁缺陷,揭示了 一类具有内禀轨道角动量的自旋波激发新模式。第三章和第四章,我们分别研究了人工合成的双子格铁磁和反铁磁体系。对一般的人工铁磁体系,如果两个子格的Gilbert阻尼系数不同,自旋动力学的哈密顿量只具有被动的(passive)PT对称性。然而当两子格的阻尼正好相反时,非厄密哈密顿量则表现出明确的PT对称,且在PT破缺相中存在Goldstone模式的自旋波激发。对空间反射对称的人工反铁磁体系(SyAFM),自旋动力学的哈密顿量存在内禀的anti-PT对称性。通过调整Gilbert阻尼系数或反铁磁的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY)相互作用强度,伴随着异常点的出现,anti-PT对称性也发生了自发破缺。我们发现:在连续对称性自发破缺而anti-PT对称保持的区间,两子格的自旋动力学具有相同的幅度和最大的纠缠,不存在Goldstone模式的自旋波激发;当anti-PT对称破缺后,自旋动力学恢复为自旋波形式的激发,并呈现出特定的手征模式,右旋和左旋模式分别受上下子格自旋的进动主导,存在净(动态)磁化。通过自旋泵浦效应和逆自旋霍尔效应,我们可以对PT对称破缺所导致的手性自旋波进行读取。考虑界面处的反对称交换相互作用—Dzyaloshinsky-Moriya相互作用(DMI),在anti-PT对称保持的连续谱中,我们还得到了无穷寿命、无耗散的奇异束缚态(BIC)。磁动力学的上述非厄米奇异性质,拓展了我们对双子格自旋动力学的理论认识。第五章,我们分析了外磁场对时间反演对称性和自旋波手性的影响。特别的,我们细致探讨了缓慢变化的周期外场所驱动的动力学演化过程,揭示了环绕异常点的非绝热动力学相变,发现异常点的环绕方向将决定系统最终到达的手性状态。第六章,我们总结了前面几章的研究内容,对其中的存在的不足和问题加以分析,并展望了自旋波非厄米奇异性质在自旋波电子学的未来发展和潜在应用。