Temperature-dependent transport and spin accumulation in a quantum wire with Rashba spin-orbit interaction

We study the theory of temperature-dependent electron transport, spin polarization, and spin accumulation in a Rashba spin-orbit interaction (RSOI) quantum wire connected nonadiabatically to two normal conductor electrode leads. The influence of both the wire-lead connection and the RSOI on the electron transport is treated analytically by means of a scattering matrix technique and by using an effective free-electron approximation. Through analytical analysis and numerical examples, we demonstrate a simple way to design a sensitive spin-transfer switch that operates without applying any external magnetic fields or attaching ferromagnetic contacts. We also demonstrate that the antisymmetry of the spin accumulation can be destroyed slightly by the coupling between the leads and the wire. Moreover, temperature can weaken the polarization and smear out the oscillations in the spin accumulation.

Parity-violating vertices for spin-3 gauge fields

The problem of constructing consistent parity-violating interactions for spin-3 gauge fields is considered in Minkowski space. Under the assumptions of locality, Poincaré invariance, and parity noninvariance, we classify all the nontrivial perturbative deformations of the Abelian gauge algebra. In space-time dimensions n=3 and n=5, deformations of the free theory are obtained which make the gauge algebra non-Abelian and give rise to nontrivial cubic vertices in the Lagrangian, at first order in the deformation parameter g. At second order in g, consistency conditions are obtained which the five-dimensional vertex obeys, but which rule out the n=3 candidate. Moreover, in the five-dimensional first-order deformation case, the gauge transformations are modified by a new term which involves the second de Wit-Freedman connection in a simple and suggestive way. © 2006 The American Physical Society.

Dynamics of the entanglement spectrum in spin chains

We study the dynamics of the entanglement spectrum, that is the time evolution of the eigenvalues of the reduced density matrices after a bipartition of a one-dimensional spin chain. Starting from the ground state of an initial Hamiltonian, the state of the system is evolved in time with a new Hamiltonian. We consider both instantaneous and quasi adiabatic quenches of the system Hamiltonian across a quantum phase transition. We analyse the Ising model that can be exactly solved and the XXZ for which we employ the time-dependent density matrix renormalisation group algorithm. Our results show once more a connection between the Schmidt gap, i.e. the difference of the two largest eigenvalues of the reduced density matrix and order parameters, in this case the spontaneous magnetisation.

Spin-1 duality in D dimensions

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Time evolution of the Wigner function in discrete quantum phase space for a soluble quasi-spin model

The discrete phase space approach to quantum mechanics of degrees of freedom without classical counterparts is applied to the many-fermions/quasi-spin Lipkin model. The Wi:ner function is written for some chosen states associated to discrete angle and angular momentum variables, and the rime evolution is numerically calculated using the discrete von Neumnnn-Liouville equation. Direct evidences in the lime evolution of the Wigner function are extracted that identify a tunnelling effect. A connection with a SU(2)-based semiclassical continuous approach to the Lipkin model is also presented.

Higher spin symmetries and w∞ algebra in the conformal affine Toda model

As recently shown the conformal affine Toda models can be obtained via hamiltonian reduction from a two-loop Kac-Moody algebra. In this paper we propose a systematic procedure to analyze the higher spin symmetries of the conformal affine Toda models. The method is based on an explicit construction of infinite towers of extended conformal symmetry generators. Two fundamental building blocks of this construction are special spin-one and -two primary fields characterizing the conformal structure of these models. The connection to the algebra of area preserving diffeomorphisms on a two-manifold (w∞ algebra) is established.

Spin squeezing and entanglement via finite-dimensional discrete phase-space description

We show how mapping techniques inherent to N2-dimensional discrete phase spaces can be used to treat a wide family of spin systems which exhibits squeezing and entanglement effects. This algebraic framework is then applied to the modified Lipkin-Meshkov-Glick (LMG) model in order to obtain the time evolution of certain special parameters related to the Robertson- Schrödinger (RS) uncertainty principle and some particular proposals of entanglement measure based on collective angular-momentum generators. Our results reinforce the connection between both the squeezing and entanglement effects, as well as allow to investigate the basic role of spin correlations through the discrete representatives of quasiprobability distribution functions. Entropy functionals are also discussed in this context. The main sequence correlations → entanglement → squeezing of quantum effects embraces a new set of insights and interpretations in this framework, which represents an effective gain for future researches in different spin systems. © 2013 World Scientific Publishing Company.

Modellkomplexe oligonuklearer Metalloproteine auf Basis von Salen-Liganden und Spin-Crossover-Verbindungen als Chemosensoren

Der erste Teil der hier vorgestellten Arbeit verfolgt die Synthese potentieller Modellverbindungen oligonuklearer Metalloproteine auf Basis von Salen-Liganden. Dazu wurden zwei Ligandensysteme mit unterschiedlich raumerfüllenden Alkyl-Substituenten modifiziert und auf ihre koordinativen Eigenschaften hin untersucht. Für das Ligandensystem auf Basis des Bis-(salicylidenamino)-propan-2-ols konnten fünf Derivate (H3L1, H3L2A,H3L2B, H3L3, H3L4), für das zweite verwendete Ligandensystem auf Basis des 1H-3,5-Bis-(salicylidenaminomethyl)-pyrazols konnten zwei weitere Derivate (H3L5A, H3L5B) dargestellt und zu Koordinationsverbindungen umgesetzt werden.rnFür den hier verwendeten Bis-(salicylidenamino)-propan-2-ol Liganden H3L1, welcher die geringsten sterischen Anforderungen stellt, konnten mono-, tri- und tetranukleare Koordinationsverbindungen synthetisiert werden. Dabei gelingt es dem Liganden, sich sowohl in planarer als auch in unterschiedlich stark gewinkelter Konformation um ein oder mehrere Metallzentren anzuordnen, wobei der Ligand ein N2O2- seines N2O3-Donorsets zur Koordination nutzt. Die Verbindung {[Ni7(HL1)2(L1)2(OBz)4(OMe)(H2O)]}n zeigt, dass eine Verkettung der so gestalteten dreikernigen Einheiten über das freie Propanol-Sauerstoffatomdes Ligandenrückgrats möglich ist. Mit zunehmendem sterischen Anspruch der angefügten Alkylsubstituenten nimmt die geometrische Flexibilität und somit das Potential des Liganden zur Ausbildung höhernuklearer Strukturen ab. So ist für Liganden mit mittlerem sterischen Anspruch neben mononuklearen Komplexen noch die Gestaltung dinuklearer Systeme möglich. Erhöht man den sterischen Anspruch des Liganden weiter, findet nur noch eine Reaktion zu mononuklearen Verbindungen statt.rnMit den Pyrazol-basierten Ligandensystemen H3L5A und H3L5B konnten dinukleare Kupfer- und Nickelverbindungen synthetisiert werden.rnDer zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Gestaltung von Spin-Crossover Systemen (SCO). Dazu soll ein Spinübergang innerhalb des gestalteten schaltbaren Systems an die Anwesenheit eines Signalstoffs gekoppelt werden, so dass diese SCO-Verbindung als Sensor für den Signalstoff eingesetzt werden kann. Dazu wurden zwei unterschiedliche Ansätze entwickelt und untersucht.rnDie erste Methode beruht auf der Kombination eines zum Spin-Crossover befähigten Metallzentrums, eines Capping-Liganden, eines zur Signalstofferkennung funktionalisierten Co-Liganden sowie eines entsprechenden Signalstoffs. Als Capping-Liganden wurden tetra- und pentadentateLigandensysteme eingesetzt und mit unterschiedlich Picolyl-substituierten Monoaza-[12]-krone-4-Derivaten umgesetzt, wobei die Monoazakrone zur Komplexierung des Signalstoffs,hier in Form eines Alkalimetallions, zur Verfügung steht. Nach dieser ersten Methode konnten im Zeitraum dieser Arbeit noch keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden.rnEine vielversprechende zweite Möglichkeit beruht auf der Verwendung eines mehrzähnigen, etablierten Spin-Crossover Liganden,welcher in seiner Peripherie mit einer Bindungstasche zur Aufnahme des Signalstoffmodifiziert wird.Mit Hilfe des so gestalteten Liganden 4'-(4'''-Benzo-[15]-krone-5)-methyloxy-2,2':6',2''-terpyridin ([b15c5]-tpy) gelang die Umsetzung zu entsprechenden Eisen(II)- und Kobalt(II)komplexen der Zusammensetzung [M([b15c5]-tpy)2]2+. Alle synthetisierten Eisen(II)-Komplexe liegen aufgrund der hohen Ligandenfeldstärke des Terpyridins über einen Temperaturbereich von 300 – 400 K in ihrer diamagnetischen Low Spin Form vor. Die entsprechenden Kobalt(II)-Komplexe zeigen über einen Temperaturbereich von 2 – 350 K ein kontinuierliches, aber unvollständiges Spin-Crossover Verhalten.rnDer Einfluss von Signalstoffen auf das Spin-Crossover Verhalten der Kobalt(II)-Systeme wurde in einem ersten Versuch unter der Verwendung von Natriumionen als Signalstoff untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass Natriumionen für dieses System zwar nicht als Auslöser eines SCO verwendet werden können, sie aber dennoch eine starke Auswirkung auf den Verlauf des Spin-Crossovers haben.

Optimal allocation of a cross-connection and sectionalizers in distribution systems

In this paper, the placement of sectionalizers, as well as, a cross-connection is optimally determined so that the objective function is minimized. The objective function employed in this paper consists of two main parts, the switch cost and the reliability cost. The switch cost is composed of the cost of sectionalizers and cross-connection and the reliability cost is assumed to be proportional to a reliability index, SAIDI. To optimize the allocation of sectionalizers and cross-connection problem realistically, the cost related to each element is considered as discrete. In consequence of binary variables for the availability of sectionalizers, the problem is extremely discrete. Therefore, the probability of local minimum risk is high and a heuristic-based optimization method is needed. A Discrete Particle Swarm Optimization (DPSO) is employed in this paper to deal with this discrete problem. Finally, a testing distribution system is used to validate the proposed method.