拓扑材料新突破:手性拓扑半金属中的轨道角动量单极子

在凝聚态物理学中,轨道角动量(OAM)指电子在其原子轨道中的量子化运动。不同于内禀属性的自旋角动量,OAM源自电子波函数的空间配置。在手性拓扑半金属中,缺乏镜像对称性导致OAM的非平凡分布,形成类似磁单极的结构。OAM单极子的发现这项研究利用圆二色性角分辨光电子能谱(CD-ARPES)技术观察了PtGa和PdGa两种典型的...

原子内部只有原子核和电子,剩下的99%,难道“什么都没有”吗?

“波函数”可以解释电子存在的过程,它所表示的并不是电子确切存在于某处,而是用于表示电子出现在特定位置的概率,也就是电子存在于某处的可能性。电子在原子中的位置并不能精确地确定,而是以一定的概率存在于一个区域中,这个区域便被称为原子轨道或是电子云。也就是说,从单纯的理论上讲,一个原子核周围的电子可能...

光学原子钟的发展:站在巨人的肩膀上

原子中的电子按照一定的轨迹围绕着原子核运动,这些轨迹可以很精确地由量子力学描述。这是原子核的电子轨道的图片,与这些轨道相关的是非常精确的能量。我们之所以可以搭建精确的原子钟,最关键的原因就是量子力学的确定性原理。另外一个更著名的原理是不确定性原理。当测量一个围绕着原子核运动的电子时,如果你想知道...

模拟微观世界:从薛定谔方程到大原子模型

首先,玻恩和奥本海默观察到[14],电子和原子核之间有明显的时间尺度分离:电子的运动总是远快于原子核,因此通常可以假设电子总是处于其基态,并随原子核进行绝热演化。这样,只需经典的牛顿运动方程来描述原子的运动,其中E(R,Z)为势能,是所有原子核坐标R和类型Z的函数。注意R是所有原子核坐标的集合,对于一个水分子,...

布洛赫电子的拓扑与几何

Laughlin认为这是电子相互作用造成的特殊关联效应，并写出多体波函数来描述这一现象。那么，我们的多体拓扑理论如何才能给出分数来呢？答案只能从多体基态的简并得到，苏武沛在周期边界条件下的数值计算确实表明了这一点[18，19]。对此，Haldane在Aspen物理中心的一个讨论会上提出了严重质疑，因为他在球面上做的计算...

电子粒子观的蜕变

阴极射线中的电子在电磁场下的行为也确实像一种带电的经典粒子,但原子尺度下的电子状态需要用量子波函数来描述(www.e993.com)2024年11月2日。本文关注具有周期结构的材料中的电子,回顾它如何经历量子力学改造,在大于原子尺度上脱颖而出成为一种新型粒子。新电子遵从一套全新的粒子运动方程,相互独立但满足费米—狄拉克量子统计,简洁有效地为材料的...

DeepMind最新成果剑指量子力学,FermiNet或将破解近百年计算难题

原子轨道示意图,蓝色或紫色区域的表面表示最有可能找到电子的区域;蓝色区域波函数为正,紫色区域波函数为负然而,误差为0.5%的方法依旧不够。要知道,分子键能量仅仅占系统总能量中的微小部分,想正确预测分子是否处于稳定态,要依靠占比0.001%的能量差值来判断,或剩余相关能量中的0.02%。

两派最聪明头脑的激烈竞争,让化学键理论兼容并蓄

在激烈的思想交锋中,曼彻斯特大学/牛津大学的鲁宾逊(R.Robinson)首先意识到一些共享电子对并非限定在相邻原子之间,而是能够在分子内部“移动”。使用单一的路易斯式不能完整描述这些分子的结构和反应。他发明了用单钩或双钩箭头标注单个电子或电子对流向的方法,阐述分子在中性和极性结构之间的“互变”。利兹大学/伦敦...

较真物理学名词:量子物理中的微观粒子

量子力学建立后,电子由波函数描述,波函数的模方代表电子在空间出现的概率。原子中的电子处于束缚态(Boundstate),这是微观世界的一种量子态,不同于宏观物体的运动状态。束缚态的电子像“云”(Cloud)一样分布在原子核周围,没有确定的运动轨迹。以氢原子为例,基态电子的概率分布是球状的,第一激发态电子的概率分布...

热力学与量子力学在21世纪重新相遇_澎湃号·媒体_澎湃新闻-The...

能带的出现是不同原子上原本简并的局域轨道在电子动能的作用下发生了去简并效应,也就是发生了热化,从而形成能级互斥。化学上,这是成键和反键轨道形成的原因。即使我们将任意杂质放进体材料中,该杂质的能级出现在能带里面,杂质轨道仍然会与母体材料中的原子轨道杂化,使我们看不清杂质和母体的区别。要想破坏热化,或...