具体描述
This book begins by introducing magnetism and discusses magnetic properties of materials, magnetic moments of atoms and ions, and the elements important to magnetism. It covers magnetic susceptibilities and electromagnetic waves in anisotropic dispersive media among other topics. There are problems at the end of each chapter, many of which serve to expand or explain the material in the text. The bibliographies for each chapter give an entry to the research literature.
磁动力学前沿：自旋输运与波导理论 图书简介 书名：磁动力学前沿：自旋输运与波导理论 (Frontiers in Magnetodynamics: Spin Transport and Waveguide Theory) 作者： [在此处插入作者姓名，例如：张伟，李芳] 出版社： [在此处插入出版社名称，例如：科学出版社/麻省理工学院出版社] ISBN： [在此处插入ISBN号] 第一版： [在此处插入年份] --- 内容概述 《磁动力学前沿：自旋输运与波导理论》是一部深入探讨磁性材料中集体激发和准粒子行为的权威著作。本书聚焦于宏观尺度上自旋波（Magnons）的产生、传播、调控及其在新型信息处理技术中的潜在应用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿实验方法的全面梳理，旨在为凝聚态物理学家、材料科学家以及电子工程研究人员提供一个理解和掌握自旋电子学核心机制的深度平台。 本书避开了对特定磁振子（Magnon）现象的直接综述，转而构建一个统一的理论框架，用以描述磁有序体系中准粒子动力学的一般规律。我们关注的是描述性方程的构建、复杂边界条件下的解的分析，以及如何将这些理论模型与实际的纳米结构材料性能联系起来。 详细章节内容 第一部分：磁有序背景与线性响应理论 第一章：经典磁性理论基础与麦克斯韦方程的耦合 本章首先回顾了宏观磁动力学所需的基本场论框架。详细阐述了朗道-栗弗席兹-吉尔伯特（LLG）方程的推导过程，并将其置于非线性偏微分方程的背景下进行分析。重点讨论了各向异性、交换作用和偶极相互作用在驱动磁体动力学中的作用机制。随后，将LLG方程与麦克斯韦方程组进行耦合，构建了描述电磁场和磁化强度之间相互作用的完备动力学方程组。本章特别关注了在接近平衡态时的线性化处理方法，为后续的波传播分析奠定基础。 第二章：准粒子激发与能带结构 深入探讨了在特定对称性下，磁性晶体中激发态的量化描述。本章着重于如何利用哈密顿量形式将宏观磁动力学方程转化为适用于准粒子分析的数学结构。详细分析了布里渊区中自旋激发谱的拓扑特征，包括狄拉克锥结构或能隙的形成机制。重点讲解了能带结构计算中的数值方法，以及如何通过晶格失配或外部应力场改变这些能带结构。 第三章：热力学与输运的微观关联 本章将焦点从纯粹的动力学转移到能量和信息在磁性介质中的输运。讨论了自旋弛豫的微观机制，包括与晶格振动（声子）和电子激发（电子-磁振子散射）的相互作用。建立了描述自旋扩散过程的菲克定律在高阶修正下的形式，并引入了非平衡态热力学方法来处理外部梯度驱动下的自旋流。 第二部分：波的传播与结构依赖性 第四章：非均匀磁体中的波导理论 本章是本书的核心之一，专注于波在具有空间变化的磁性结构中的传播特性。详细分析了界面效应和几何约束对波传播的影响。探讨了在薄膜和纳米线结构中，边界条件如何显著地限制和修改了波的本征模式。引入了有效介质理论和匹配阻抗方法来分析波在多层结构中的反射、透射和隧穿现象。 第五章：非线性效应与孤子动力学 在强激发条件下，磁性系统表现出显著的非线性行为。本章系统地研究了这些非线性引起的复杂现象。通过简化模型（如非线性薛定谔方程的类比），分析了能量在波包中的自聚焦和色散平衡。重点讨论了稳定的、局域化的能量结构——磁性孤子的形成条件、稳定性分析及其在信息编码中的潜力。 第六章：手性与拓扑磁结构中的波传播 本章探讨了由特定的磁结构（如螺旋相或斯凯明子阵列）所赋予的内在手性对波传播的调控作用。分析了手性结构导致的自旋波的偏振旋转效应，并引入了拓扑不变量来分类和描述在复杂磁结构中传播的模式。讨论了如何利用这些拓扑保护的模式来增强信息传输的鲁棒性。 第三部分：激发、探测与耦合系统 第七章：自旋波的外部激发方法 本章侧重于实验中产生和探测自旋波的技术手段。详细比较了微波驱动、光场激发以及利用非磁性材料中电荷梯度产生的激发模式。重点分析了不同激发技术对波的频率、波矢选择性和能量耦合效率的影响。对于非局域激发，如自旋泵浦效应，提供了详细的理论模型和定量分析。 第八章：电磁场与磁动力学的强耦合 本章研究了磁振子与外部电磁场之间的强耦合机制。分析了在微波腔或谐振器中，自旋波模式与腔模式的能量交换和共振现象。建立了描述耦合强度的理论参数，并讨论了如何通过结构设计（如引入高品质因子的谐振腔）来增强这些相互作用，以实现非线性频率转换或单模激发。 第九章：电子-磁振子相互作用与自旋流的产生 本书的最后一部分关注自旋波如何影响电子输运，反之亦然。详细阐述了自旋霍尔效应和逆霍尔效应在高频磁动力学背景下的修正形式。探讨了如何利用自旋波传播带来的有效磁矩梯度来驱动周边导电层中的纯自旋流，为构建无耗散的自旋逻辑器件提供理论基础。 --- 读者对象 本书适用于具有扎实电动力学和固体物理基础的研究生、博士后研究人员、高校教师以及在磁性存储、自旋电子学和微波工程领域工作的专业工程师。 创新性与特色 本书的特色在于提供了一个高度整合的理论框架，将经典的LLG动力学、准粒子量子化描述以及基于边界条件的波导分析有效地结合起来。它侧重于解析解与数值模拟的桥梁构建，而非对特定材料或器件性能的直接应用罗列，确保理论模型的普适性和深度。本书的行文风格注重物理图像的清晰构建和数学推导的严密性，力求使读者能够独立地处理和解决复杂的磁动力学问题。
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