Buoyancy driven flow and its stability in a horizontal rectangular channel with an arbitrary oriented transversal magnetic field

An MHD flow is considered which is relevant to horizontal Bridgman technique for crystal growth from a melt. In the unidirectional parallel flow approximation an analytical solution is found accounting for the finite rectangular cross section of the channel in the case of a vertical magnetic field. Numerical pseudo-spectral solutions are used in the cases of arbitrary magnetic field and gravity vector orientations. The vertical magnetic field (parallel to the gravity) is found to be he most effective to damp the flow, however, complicated flow profiles with "overvelocities" in the comers are typical in the case of a finite cross-section channel. The temperature distribution is shown to be dependent on the flow profile. The linear stability of the flow is investigated by use of the Chebyshev pseudospectral method. For the case of an infinite width channel the transversal rolls instability is investigated, and for the finite cross-section channel the longitudinal rolls instability is considered. The critical Gr number values are computed in the dependence of the Ha number and the wave number or the aspect ratio in the case of finite section.

Étude de propriétés physico-chimiques des membranes lipidiques chargées d’acide palmitique/stérol et de stéarylamine/cholestérol

Les stérosomes, des vésicules artificielles composées d’amphiphiles monoalkylés et d’un grand pourcentage de stérols, sont prometteurs dans plusieurs domaines comme les industries pharmaceutiques et alimentaires. Il existe des stérosomes chargés négativement, positivement et neutres. Dans ce mémoire, nous avons approfondi nos connaissances sur les propriétés physico-chimiques des stérosomes chargés : acide palmitique (PA)/stérol et stéarylamine (SA)/cholestérol (Chol). Premièrement, afin de mesurer la diffusion latérale de PA dans les membranes PA/stérol (30/70 mol/mol) par RMN à gradients pulsés, nous avons tenté de former des bicouches liquide-ordonnées (lo) orientées magnétiquement avec ce mélange. En s'inspirant de l’idée que l’ajout de 1,2-dihexanoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DHPC), un lipide à courtes chaînes, dans le système 1,2-dimyristoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DMPC) mène à la formation de bicouches orientées, nous avons étudié la formulation PA perdeutéré/acide hexanoïque (HA)/Chol avec une proportion molaire de 25/18/57 à plusieurs températures; aucune formation de bicouches orientées n’a été observée. Ce résultat pourrait être expliqué par la solubilisation partielle de HA en milieu aqueux. Alors, une quantité insuffisante serait insérée dans la bicouche pour induire son orientation. La formulation PA perdeutéré/DHPC/Chol n’a pas conduit, elle non plus, à des bicouches orientées magnétiquement à des températures et concentrations lipidiques variées. En étudiant le mélange DMPC/DHPC/Chol (67/17/14), nous avons remarqué que la présence de Chol inhibait l'orientation magnétique des bicouches. Tandis que le mélange DMPC/DHPC/stigmastérol (SS) avec les proportions molaires 67/19/14 et 72/21/7 conduisait à des bicouches orientées avec leur normale (n) perpendiculaire au champ magnétique à 40 °C et 50 °C. Ces résultats suggèrent que le mélange PA/SS avec une proportion de lipide à courtes chaînes, HA et DHPC, pourrait mener à des bicouches orientées magnétiquement. Le mélange PA/Chol avec un lipide à courtes chaînes pourrait aussi être étudié en présence des lanthanides. Deuxièmement, nous avons examiné la possibilité de moduler la libération de matériel encapsulé dans des liposomes essentiellement composés de PA et d’un stérol. Il est connu que le mélange PA/Chol (30/70) à pH ≥ 7,5 forme des liposomes très peu perméables. Il est avantageux de pouvoir moduler la perméabilité pour avoir un contrôle sur le temps de libération de leur contenu, qui est un paramètre de grande importance pour les formulations liposomales de médicaments. D’abord, il a été montré que l’acide oléique (OA)/Chol (30/70) est capable de former des vésicules, ce qui n’avait jamais été prouvé auparavant. Par contre, les bicouches OA/Chol (30/70) ne sont pas plus perméables que les bicouches PA/Chol (30/70). L’ajout de 1-palmitoyl-2-oléoyl-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (POPC) dans le mélange PA/Chol n’augmente pas plus la perméabilité. En effet, les cinétiques de relargage de calcéine des vésicules PA/POPC/Chol (15/27.5/57.5), POPC/Chol (40/60) et POPC étaient très semblables à celle de PA/Chol (30/70). Il a été remarqué que les études littéraires se contredisent à propos de la perméabilité à la calcéine des bicouches de phosphatidylcholine (PC). L’explication de ces divergences est inconnue pour le moment. En remplaçant la moitié de la proportion molaire de Chol par le cholate de sodium (SC) dans le mélange PA/Chol (30/70), la membrane n’était pas plus apte à libérer son contenu. Il se pourrait que le SC se retrouvant dans la bicouche n’induit pas une diminution d’empilement. Il est aussi possible que le SC ne s'insère pas dans la membrane à cause de son hydrophilie considérable et il pourrait alors former seul des micelles. En remplaçant complètement le Chol par le sulfate de cholestérol (SChol), un stérol chargé négativement, et en préparant les vésicules à un bas pH, la formulation PA/SChol (30/70) mène à une très grande perméabilité à pH 7.5; le relargage est provoqué par un saut de pH. Nos travaux suggèrent qu'il serait possible de moduler la perméabilité des liposomes en les préparant avec le mélange PA/SChol/Chol en variant les proportions entre 30/63/7 à 30/70/0. Le diagramme pH-composition du mélange PA/SChol/Chol indique que ces proportions conduisent, à pH 7.4, à la coexistence de phases solide et lo en différentes proportions, ce qui pourrait moduler la perméabilité membranaire. Troisièmement, les résultats de perméabilité obtenus avec la calcéine et les difficultés survenues lors de l’extrusion des vésicules encapsulant cette sonde nous ont amené à nous demander si la calcéine interagit avec les bicouches chargées. L’impact de certains anions, dont la calcéine, a été examiné sur les bicouches chargées positivement SA/Chol (50/50). La calorimétrie différentielle à balayage (DSC, de l’anglais differential scanning calorimetry), indique qu’il n’y a aucune transition entre 25 et 90 °C pour les liposomes SA/Chol (50/50) à pH = 7.4. L’ajout de chlorure de sodim (375 mM) n’a pas mené à la formation d’agrégats et aucune transition n’a été observée sur le thermogramme. La formation d’agrégats macroscopiques instantanément après l’ajout d’hydrogénophosphate de sodium (125 mM), de sulfate de sodium (125 mM) et de calcéine (3 mM) a été observée. Une transition a été observée sur les thermogrammes en présence de ces sels. Les agrégats observés pourraient être associés à la transition de phase. L’effet des anions sur la température et l’enthalpie de transition suivent le même ordre que la série d’Hofmeister : sulfate > hydrogénophosphate > chlorure (pas de pic). La calcéine avait l’impact le plus prononcé sur l’agrégation; ceci illustre que la calcéine n’est pas une sonde fluorescente inerte avec le mélange SA/Chol. Elle pourrait être un chaotrope volumineux. De plus, les interactions SA-calcéine plus fortes, menant à l’agrégation des vésicules, que les interactions PC-calcéine pourraient s’expliquer par le fait que la SA est chargée positivement.

Étude de propriétés physico-chimiques des membranes lipidiques chargées d’acide palmitique/stérol et de stéarylamine/cholestérol

Les stérosomes, des vésicules artificielles composées d’amphiphiles monoalkylés et d’un grand pourcentage de stérols, sont prometteurs dans plusieurs domaines comme les industries pharmaceutiques et alimentaires. Il existe des stérosomes chargés négativement, positivement et neutres. Dans ce mémoire, nous avons approfondi nos connaissances sur les propriétés physico-chimiques des stérosomes chargés : acide palmitique (PA)/stérol et stéarylamine (SA)/cholestérol (Chol). Premièrement, afin de mesurer la diffusion latérale de PA dans les membranes PA/stérol (30/70 mol/mol) par RMN à gradients pulsés, nous avons tenté de former des bicouches liquide-ordonnées (lo) orientées magnétiquement avec ce mélange. En s'inspirant de l’idée que l’ajout de 1,2-dihexanoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DHPC), un lipide à courtes chaînes, dans le système 1,2-dimyristoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DMPC) mène à la formation de bicouches orientées, nous avons étudié la formulation PA perdeutéré/acide hexanoïque (HA)/Chol avec une proportion molaire de 25/18/57 à plusieurs températures; aucune formation de bicouches orientées n’a été observée. Ce résultat pourrait être expliqué par la solubilisation partielle de HA en milieu aqueux. Alors, une quantité insuffisante serait insérée dans la bicouche pour induire son orientation. La formulation PA perdeutéré/DHPC/Chol n’a pas conduit, elle non plus, à des bicouches orientées magnétiquement à des températures et concentrations lipidiques variées. En étudiant le mélange DMPC/DHPC/Chol (67/17/14), nous avons remarqué que la présence de Chol inhibait l'orientation magnétique des bicouches. Tandis que le mélange DMPC/DHPC/stigmastérol (SS) avec les proportions molaires 67/19/14 et 72/21/7 conduisait à des bicouches orientées avec leur normale (n) perpendiculaire au champ magnétique à 40 °C et 50 °C. Ces résultats suggèrent que le mélange PA/SS avec une proportion de lipide à courtes chaînes, HA et DHPC, pourrait mener à des bicouches orientées magnétiquement. Le mélange PA/Chol avec un lipide à courtes chaînes pourrait aussi être étudié en présence des lanthanides. Deuxièmement, nous avons examiné la possibilité de moduler la libération de matériel encapsulé dans des liposomes essentiellement composés de PA et d’un stérol. Il est connu que le mélange PA/Chol (30/70) à pH ≥ 7,5 forme des liposomes très peu perméables. Il est avantageux de pouvoir moduler la perméabilité pour avoir un contrôle sur le temps de libération de leur contenu, qui est un paramètre de grande importance pour les formulations liposomales de médicaments. D’abord, il a été montré que l’acide oléique (OA)/Chol (30/70) est capable de former des vésicules, ce qui n’avait jamais été prouvé auparavant. Par contre, les bicouches OA/Chol (30/70) ne sont pas plus perméables que les bicouches PA/Chol (30/70). L’ajout de 1-palmitoyl-2-oléoyl-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (POPC) dans le mélange PA/Chol n’augmente pas plus la perméabilité. En effet, les cinétiques de relargage de calcéine des vésicules PA/POPC/Chol (15/27.5/57.5), POPC/Chol (40/60) et POPC étaient très semblables à celle de PA/Chol (30/70). Il a été remarqué que les études littéraires se contredisent à propos de la perméabilité à la calcéine des bicouches de phosphatidylcholine (PC). L’explication de ces divergences est inconnue pour le moment. En remplaçant la moitié de la proportion molaire de Chol par le cholate de sodium (SC) dans le mélange PA/Chol (30/70), la membrane n’était pas plus apte à libérer son contenu. Il se pourrait que le SC se retrouvant dans la bicouche n’induit pas une diminution d’empilement. Il est aussi possible que le SC ne s'insère pas dans la membrane à cause de son hydrophilie considérable et il pourrait alors former seul des micelles. En remplaçant complètement le Chol par le sulfate de cholestérol (SChol), un stérol chargé négativement, et en préparant les vésicules à un bas pH, la formulation PA/SChol (30/70) mène à une très grande perméabilité à pH 7.5; le relargage est provoqué par un saut de pH. Nos travaux suggèrent qu'il serait possible de moduler la perméabilité des liposomes en les préparant avec le mélange PA/SChol/Chol en variant les proportions entre 30/63/7 à 30/70/0. Le diagramme pH-composition du mélange PA/SChol/Chol indique que ces proportions conduisent, à pH 7.4, à la coexistence de phases solide et lo en différentes proportions, ce qui pourrait moduler la perméabilité membranaire. Troisièmement, les résultats de perméabilité obtenus avec la calcéine et les difficultés survenues lors de l’extrusion des vésicules encapsulant cette sonde nous ont amené à nous demander si la calcéine interagit avec les bicouches chargées. L’impact de certains anions, dont la calcéine, a été examiné sur les bicouches chargées positivement SA/Chol (50/50). La calorimétrie différentielle à balayage (DSC, de l’anglais differential scanning calorimetry), indique qu’il n’y a aucune transition entre 25 et 90 °C pour les liposomes SA/Chol (50/50) à pH = 7.4. L’ajout de chlorure de sodim (375 mM) n’a pas mené à la formation d’agrégats et aucune transition n’a été observée sur le thermogramme. La formation d’agrégats macroscopiques instantanément après l’ajout d’hydrogénophosphate de sodium (125 mM), de sulfate de sodium (125 mM) et de calcéine (3 mM) a été observée. Une transition a été observée sur les thermogrammes en présence de ces sels. Les agrégats observés pourraient être associés à la transition de phase. L’effet des anions sur la température et l’enthalpie de transition suivent le même ordre que la série d’Hofmeister : sulfate > hydrogénophosphate > chlorure (pas de pic). La calcéine avait l’impact le plus prononcé sur l’agrégation; ceci illustre que la calcéine n’est pas une sonde fluorescente inerte avec le mélange SA/Chol. Elle pourrait être un chaotrope volumineux. De plus, les interactions SA-calcéine plus fortes, menant à l’agrégation des vésicules, que les interactions PC-calcéine pourraient s’expliquer par le fait que la SA est chargée positivement.

Effects of shape and magnetic field on the optical properties of wurtzite quantum rods

The optical properties of quantum rods in the absence and presence of the magnetic field are studied in the framework of effective-mass envelope function theory. The two-dimensional (2D) and 1D transition dipoles of wurtzite quantum rods are investigated. It is found that the transition dipoles change from 2D to 1D as the aspect ratio of the ellipsoid increases, in agreement with the experimental results. The linear polarization factors of optical transitions of quantum rods with critical aspect ratio are zero at every orientation of the wave propagation. So quantum rods with critical aspect ratio have isotropic transition dipoles. Due to the 2D or 1D transition dipoles, the linear polarization factors of optical transitions of quantum rods change from negative or positive values to zero as the orientation of the wave propagation changes from the x axis of the crystal structure to the z axis, in agreement with the experimental results. Under magnetic field applied along the z axis of the crystal structure, the negative linear polarization factors in the 2D transition dipole case decrease as the magnetic field increases, while under magnetic field applied along the x axis, the negative linear polarization factors increase as the magnetic field increases. The antisymmetric Hamiltonian is very important to these effects of the magnetic field. It is found that quantum rods with a given radius at a given temperature have dark excitons in a range of aspect ratio. The dimensions along the x, y axes of the crystal structure play opposite roles to the dimension along the z axis on the dark exciton phenomenon. Dark excitons become bright under appropriate magnetic field.

Thermoelectric power in ultrathin films, quantum wires and carbon nanotubes under classically large magnetic field: Simplified theory and relative comparison

We study the thermoelectric power under classically large magnetic field (TPM) in ultrathin films (UFs), quantum wires (QWs) of non-linear optical materials on the basis of a newly formulated electron dispersion law considering the anisotropies of the effective electron masses, the spin-orbit splitting constants and the presence of the crystal field splitting within the framework of k.p formalism. The results of quantum confined III-V compounds form the special cases of our generalized analysis. The TPM has also been studied for quantum confined II-VI, stressed materials, bismuth and carbon nanotubes (CNs) on the basis of respective dispersion relations. It is found taking quantum confined CdGeAs2, InAs, InSb, CdS, stressed n-InSb and Bi that the TPM increases with increasing film thickness and decreasing electron statistics exhibiting quantized nature for all types of quantum confinement. The TPM in CNs exhibits oscillatory dependence with increasing carrier concentration and the signature of the entirely different types of quantum systems are evident from the plots. Besides, under certain special conditions, all the results for all the materials gets simplified to the well-known expression of the TPM for non-degenerate materials having parabolic energy bands, leading to the compatibility test. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Thermoelectric Power Under Strong Magnetic Field in Quantum Dots and Quantized Superlattices: Simplified Theory and Relative Comparison

In this paper, we study the thermoelectric power under strong magnetic field (TPSM) in quantum dots (QDs) of nonlinear optical, III-V, II-VI, GaP, Ge, Te, Graphite, PtSb2, zerogap, Lead Germanium Telluride, GaSb, stressed materials, Bismuth, IV-VI, II-V, Zinc and Cadmium diphosphides, Bi2Te3 and Antimony respectively. The TPSM in III-V, II-VI, IV-VI, HgTe/CdTe quantum well superlattices with graded interfaces and effective mass superlattices of the same materials together with the quantum dots of aforementioned superlattices have also been investigated in this context on the basis of respective carrier dispersion laws. It has been found that the TPSM for the said quantum dots oscillates with increasing thickness and decreases with increasing electron concentration in various manners and oscillates with film thickness, inverse quantizing magnetic field and impurity concentration for all types of superlattices with two entirely different signatures of quantization as appropriate in respective cases of the aforementioned quantized structures. The well known expression of the TPSM for wide-gap materials has been obtained as special case for our generalized analysis under certain limiting condition, and this compatibility is an indirect test of our generalized formalism. Besides, we have suggested the experimental method of determining the carrier contribution to elastic constants for nanostructured materials having arbitrary dispersion laws.

Influence of External Light Waves on the Thermoelectric Power Under Strong Magnetic Field in Ultrathin Films, Quantum Wires and Quantum Dots of Optoelectronic Materials

In this paper, an attempt is made to study the influence of external light waves on the thermoelectric power under strong magnetic field (TPSM) in ultrathin films (UFs), quantum wires (QWs) and quantum dots (QDs) of optoelectronic materials whose unperturbed dispersion relation of the conduction electrons are defined by three and two band models of Kane together with parabolic energy bands on the basis of newly formulated electron dispersion laws in each case. We have plotted the TPSM as functions of film thickness, electron concentration, light intensity and wavelength for UFs, QWs and ODs of InSb, GaAs, Hg1-xCdxTe and In1-xGaxAsyP1-y respectively. It appears from the figures that for UFs, the TPSM increases with increasing thickness in quantum steps, decreases with increasing electron degeneracy exhibiting entirely different types of oscillations and changes with both light intensity and wavelength and these two latter types of plots are the direct signature of light waves on opto-TPSM. For QWs, the opto-TPSM exhibits rectangular oscillations with increasing thickness and shows enhanced spiky oscillations with electron concentration per unit length. For QDs, the opto-TPSM increases with increasing film thickness exhibiting trapezoidal variations which occurs during quantum jumps and the length and breadth of the trapezoids are totally dependent on energy band constants. Under the condition of non-degeneracy, the results of opto-TPSM gets simplified into the well-known form of classical TPSM equation which the function of three constants only and being invariant of the signature of band structure.

Unsteady free convection flow under the influence of a magnetic field

The unsteady free convection boundary layer at the stagnation point of a two-dimensional body and an axisymmetric body with prescribed surface heat flux or temperature has been studied. The magnetic field is applied parallel to the surface and the effect of induced magnetic field has been considered. It is found that for certain powerlaw distribution of surface heat flux or temperature and magnetic field with time, the governing boundary layer equations admit a self-similar solution locally. The resulting nonlinear ordinary differential equations have been solved using a finite element method and a shooting method with Newton's corrections for missing initial conditions. The results show that the skin friction and heat transfer coefficients, and x-component of the induced magnetic field on the surface increase with the applied magnetic field. In general, the skin friction, heat transfer and x-component of the induced magnetic field for axisymmetric case are more than those of the two-dimensional case. Also they change more when the surface heat flux or temperature decreases with time than when it increases with time. The skin friction, heat transfer and x-component of the induced magnetic field are significantly affected by the magnetic Prandtl number and they increase as the magnetic Prandtl number decreases. The skin friction and x-component of the magnetic field increase with the dissipation parameter, but heat transfer decreases.

Structural instability of the charge ordered compound Nd0.5Sr0.5MnO3 under a magnetic field

We report an anomalous magnetostriction behavior of the charge ordered compound Nd0.5Sr0.5MnO3. We have found that the applied magnetic field not only gives rise to a large negative magnetoresistance but also produces a huge positive magnetovolume effect. This unusual effect is explained considering that the applied magnetic field induces a structural transition at which the volume drastically increases. This effect is also seen in the anisotropic magnetostriction which shows clear anomalies at the field induced transition.

Wave propagation in single-walled carbon nanotube under longitudinal magnetic field using nonlocal Euler-Bernoulli beam theory

In the present work, the effect of longitudinal magnetic field on wave dispersion characteristics of equivalent continuum structure (ECS) of single-walled carbon nanotubes (SWCNT) embedded in elastic medium is studied. The ECS is modelled as an Euler-Bernoulli beam. The chemical bonds between a SWCNT and the elastic medium are assumed to be formed. The elastic matrix is described by Pasternak foundation model, which accounts for both normal pressure and the transverse shear deformation. The governing equations of motion for the ECS of SWCNT under a longitudinal magnetic field are derived by considering the Lorentz magnetic force obtained from Maxwell's relations within the frame work of nonlocal elasticity theory. The wave propagation analysis is performed using spectral analysis. The results obtained show that the velocity of flexural waves in SWCNTs increases with the increase of longitudinal magnetic field exerted on it in the frequency range: 0-20 THz. The present analysis also shows that the flexural wave dispersion in the ECS of SWCNT obtained by local and nonlocal elasticity theories differ. It is found that the nonlocality reduces the wave velocity irrespective of the presence of the magnetic field and does not influences it in the higher frequency region. Further it is found that the presence of elastic matrix introduces the frequency band gap in flexural wave mode. The band gap in the flexural wave is found to independent of strength of the longitudinal magnetic field. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Thermally developing combined electroosmotic and pressure-driven flow of nanofluids in a microchannel under the effect of magnetic field

In the present study, the heat transfer characteristics of thermally developing magnetohydroclynamic flow of nanofluid through microchannel are delineated by following a semi analytical approach. The combined influences of pressure driven flow, electroosmotic transport and magnetic field is taken into account for the analysis of the complex microscale thermal transport processes. Solutions for the normalized temperature distributions and the Nusselt number variations, considering the simultaneous interplay of electrokinetic effects (electroosmosis), magnetic effects, Joule heating and viscous dissipation are obtained, for constant wall temperature condition. Particular attention is paid to assess the role of nanolluids in altering the transport phenomena, through variations in the effective nanoparticle volume fractions, as well as the aggregate structure of the particulate phases. It is observed that magnetohydrodynamic effect reduces advective transport of the liquid resulting in gradual reduction of heat transfer. Increase in nanoparticle volume fraction shows decrease in heat transfer. Similar effects are observed with increase in aggregate sizes of the nanoparticles. The effect of the nanofluids on system irreversibility is also studied through entropy generation analysis due to flow and heat transfer in the microchannel. Total entropy generation is found to be dominant at the thermally developing region of the microchannel, whereas it drops sharply at the thermally developed region. Presence of nanoparticles in the base fluid reduces the total entropy generation in the microchannel, thereby indicating decrease in thermodynamic irreversibility with increasing nanoparticle volume fraction. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Fully developed thermal transport in combined pressure and electroosmotically driven flow of nanofluid in a microchannel under the effect of a magnetic field

This paper critically analyzes, for the first time, the effect of nanofluid on thermally fully developed magnetohydrodynamic flows through microchannel, by considering combined effects of externally applied pressure gradient and electroosmosis. The classical boundary condition of uniform wall heat flux is considered, and the effects of viscous dissipation as well as Joule heating have been taken into account. Closed-form analytical expressions for the pertinent velocity and temperature distributions and the Nusselt number variations are obtained, in order to examine the role of nanofluids in influencing the fully developed thermal transport in electroosmotic microflows under the effect of magnetic field. Fundamental considerations are invoked to ascertain the consequences of particle agglomeration on the thermophysical properties of the nanofluid. The present theoretical formalism addresses the details of the interparticle interaction kinetics in tune with the pertinent variations in the effective particulate dimensions, volume fractions of the nanoparticles, as well as the aggregate structure of the particulate system. It is revealed that the inclusion of nanofluid changes the transport characteristics and system irreversibility to a considerable extent and can have significant consequences in the design of electroosmotically actuated microfluidic systems.

Thermal entanglement in a two-qubit Heisenberg XXZ spin chain under an inhomogeneous magnetic field

The thermal entanglement in a two-qubit Heisenberg XXZ spin chain is investigated under an inhomogeneous magnetic field b. We show that the ground-state entanglement is independent of the interaction of z-component J(z). The thermal entanglement at the fixed temperature can be enhanced when J(z) increases. We strictly show that for any temperature T and J(z), the entanglement is symmetric with respect to zero inhomogeneous magnetic field, and the critical inhomogeneous magnetic field b(c) is independent of J(z). The critical magnetic field B-c increases with the increasing parallel to b parallel to but the maximum entanglement value that the system can arrive at becomes smaller.

Effects of magnetic field on the electronic structure of wurtzite quantum dots: Calculations using effective-mass envelope function theory

The Hamiltonian of the wurtzite quantum dots in the presence of an external homogeneous magnetic field is given. The electronic structure and optical properties are studied in the framework of effective-mass envelope function theory. The energy levels have new characteristics, such as parabolic property, antisymmtric splitting, and so on, different from the Zeeman splitting. With the crystal field splitting energy Delta(c)=25 meV, the dark excitons appear when the radius is smaller than 25.85 A in the absence of external magnetic field. This result is more consistent with the experimental results reported by Efros [Phys. Rev. B 54, 4843 (1996)]. It is found that dark excitons become bright under appropriate magnetic field depending on the radius of dots. The circular polarization factors of the optical transitions of randomly oriented dots are zero in the absence of external magnetic field and increase with the increase of magnetic field, in agreement with the experimental results. The circular polarization factors of single dots change from nearly 0 to about 1 as the orientation of the magnetic field changes from the x axis of the crystal structure to the z axis, which can be used to determine the orientation of the z axis of the crystal structure of individual dots. The antisymmetric Hamiltonian is very important to the effects of magnetic field on the circular polarization of the optical transition of quantum dots.