本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了完全Heusler合金Cr2ZrSb/Sc2FeSn(100)异质结中六种界面CrCr-ScFe-T、ZrSb-ScSn-T、CrCr-ScSn-B、ZrSb-ScFe-B、CrCr-ScFe-V和 ZrSb-ScSn-V的电磁特性及电子性质。结果表明,界面原子间的相互作用造成了界面间原子层的不均匀,导致界面层的力学失配率加大。与块体中的高自旋极化率相比,异质结的自旋极化率遭到不同程度的破坏。但是,ZrSb-ScFe-B界面保留了较高的自旋极化率值,通过Julliere模型预测该异质结在低温下隧道磁电阻值约为429.29%,在自旋电子学器件中具有潜在的应用前景。

光与物质的相互作用一直是科学的主旋律之一。随着超强超短激光技术的快速发展,如今人们可以研究单个原子的内部世界,并调控光与电子的相互作用,从而实现了对原子内电子的超快动力学过程的探索。强激光诱导的原子隧道电离是众多强场物理现象的基石,具有重要的研究意义,也是研究前沿的热点之一。综述了强场原子隧道电离的最新研究进展,基于隧道电离在自然坐标系(即抛物坐标系)中的非绝热隧穿理论,得到电子隧穿后的坐标分布和动量分布。介绍了电子在隧穿过程中获得的初始相位(即势垒下相位)的理论描述和实验测量方法。基于势垒下相位揭示出电子隧穿的量子动力学信息。综述了强激光场原子隧道电离过程中光电子自旋极化的研究进展,利用正交双色光场可以在时间和空间两个维度上精确地调控光电子的自旋自由度。最后进行了总结并展望了未来的研究前沿。

高精细度光学微腔是强耦合腔量子电动力学(QED)实验系统的核心。然而,受限于光学微腔有限的介入空间,被光学腔俘获的原子内态很难得到有效的初始化处理。通过选用与原子基态及更高阶激发态相互作用的光场,有效避免了微腔腔镜对介入空间的限制,实现了对光学微腔内的原子内态的光泵浦及原子态(自旋极化)的有效制备。同时,基于强耦合光学微腔与腔内不同原子内态的耦合强度差异,建立了一套用于描述和优化腔内原子极化率的模型,最终获得了85%的腔内铯原子的态制备效率。

综述了强激光场作用下原子的光电离动力学最新进展,着重分析了非绝热隧道电离中的隧穿出口光电子动量分布,得到分子坐标系中隧道电子角分布,实现分子内层轨道成像;采用电场矢量同向旋转的双色(400 nm+800 nm)圆偏振激光实现双指针阿秒钟干涉技术,该技术可以测量光电子波包的相位和振幅;基于具有较大自旋-轨道耦合效应的原子(氙原子),通过圆偏振激光中的多光子电离过程,可产生具有高自旋极化度的光电子。最后对目前超快强场物理的研究前景和发展趋势进行简单的介绍。

采用转移矩阵法和Airy函数, 研究了ZnSe/ZnMnSe/ZnSe/ZnBeSe/ZnSe/ZnBeSe/ZnSe异质结构的自旋极化输运。在外加偏压和磁场对电子透射系数和自旋极化率的影响方面, 所得到的结论显现出复杂而有趣的特性。 磁场对自旋向上和向下电子隧穿的影响是不同的:对于自旋向上情况, 出现双共振向单共振转换现象。

综述了自旋电子学的一些新进展，重点介绍了自旋极化的光学注入、弛豫机制和光学探测等方面的内容，并涉及到与自旋有关的自旋霍尔效应(SHE)和纯自旋流等物理效应。

285 nm紫外激光照射下,用时间分辨电子自旋共振(TRESR)波谱仪研究了光解丙酮/1,2-丙二醇(ACETONE/PG)体系,得到了丙酮羰自由基(CH3)2COH和1,2-丙二醇羰自由基CH3COHCHOH的发射/吸收(E/A)型极化信号,这是一个自由基对(RPM)极化过程.在酸性环境中,溶剂分子的CIDEP谱明显减弱,(CH3)2COH的CIDEP谱无明显变化,由此可判断光解ACETONEE/PG体系是一个夺氢反应;在碱性环境中,(CH3)2COH反应生成负离子基(CH3)2CO-.

利用传统的密度泛函理论在B3LYP/6-31+G(d)水平上优化了铝簇(Aln+,Aln与Aln-,n=2～9)的几何结构,并利用偶合的微扰的密度泛函理论在B3LYP/6-311+G(3df)水平上计算了核自旋-自旋偶合常数.优化结果表明Aln(n=2～9)中的电子是自旋极化的,与早期的质谱实验一致.核自旋-自旋偶合常数的计算结果表明电子的自旋极化与原子核的自旋取向有密切关系.