Spin-orbit coupling effects in one-dimensional ballistic quantum wires

We study the spin-dependent electronic transport through a one-dimensional ballistic quantum wire in the presence of Rashba spin-orbit interaction. In particular, we consider the effect of the spin-orbit interaction resulting from the lateral confinement of the two-dimensional electron gas to the one-dimensional wire geometry. We generalize a situation suggested earlier [P. Streda and P. Seba, Phys. Rev. Lett. 90, 256601 (2003)] which allows for spin-polarized electron transport. As a result of the lateral confinement, the spin is rotated out of the plane of the two-dimensional system. We furthermore investigate the spin-dependent transmission and the polarization of an electron current at a potential barrier. Finally, we construct a lattice model which shows similar low-energy physics. In the future, this lattice model will allow us to study how the electron-electron interaction affects the transport properties of the present setup.Comment: 7 pages, 6 figures, revised versio

Modeling transport properties and electrochemical performance of hierarchically structured lithium-ion battery cathodes using resistor networks and mathematical half-cell models

Hierarchisch strukturierte Aktivmaterialien in Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) mit porösen Sekundärpartikeln sind vielversprechende Kandidaten zur Erhöhung der gravimetrischen Energiedichte und der Ratenabhängigkeit der Zelle. Es gibt jedoch immer noch Aspekte dieser Technologie, die noch nicht vollständig verstanden sind. Um ein tieferes Verständnis darüber zu erlangen, wie die Kathodenstruktur und -morphologie die Zellperformanz beeinflusst, ist das Ziel dieser Arbeit die Entwicklung effizienter Werkzeuge zur Berechnung effektiver Transporteigenschaften für granulare Kathodenstrukturen, die in Zellmodelle importiert werden können, um die elektrochemische Zellleistung von LIBs zu bewerten. Auf der einen Seite wird die Widerstandsnetzwerkmethode (RN)---ein Werkzeug zur effizienten Berechnung der effektiven Transporteigenschaften von Partikelsystemen---hinsichtlich des Transports durch die Fest- und die Porenphase von granularen Medien, die durch Kugelpackungen mit polydisperser Größenverteilung dargestellt werden, erweitert. Was die Festphase anbelangt, so wird der Transport durch das Volumen der Partikel, über deren Oberfläche oder ein Mix aus beiden betrachtet. Für alle Fälle werden geeignete analytisch hergeleitete Formeln aus der Literatur verwendet oder entsprechend kombiniert, sodass der Widerstand zwischen zwei Einzelpartikeln beschrieben wird. Schließlich werden diese Einzelkontaktmodelle im Rahmen der RN verwendet, um effektive Transporteigenschaften zu berechnen. Alle vorgeschlagenen Modelle---sowohl die Einzelkontakt- als auch die effektiven Transportmodelle---werden mit Finite-Elemente-Methoden (FEM) verifiziert. Im Hinblick auf die Porenphase wird eine neuartige Methode zur Berechnung der effektiven Transporteigenschaften entwickelt. Mit Hilfe der so genannten Laguerre-Tessellation wird die Porenphase des Systems in Zellen zerlegt, wobei jedes Partikel in ihnen liegt. Die Zellknoten und -kanten bilden die Grundlage für äquivalente Widerstandsnetzwerke. Die Knoten werden als Porenzentren betrachtet und die Kanten sind die Porenhälse. Als Erweiterung wird dieses Modell dahingehend modifiziert, sodass es möglich ist, mehr als eine leitende Spezies in der Porenphase zu berücksichtigen. Beide Methoden werden entweder mit der FEM verifiziert oder mit Hilfe von Experimenten aus der Literatur validiert. Es wird gezeigt, dass die Effizienz des RN genutzt werden kann, um eine große Datenbank mit unterschiedlichen Strukturkombinationen zu erzeugen. Auf diese Weise lassen sich erfolgreich Vorhersageformeln für den effektiven Widerstand von porösen Sekundärpartikeln sowie die effektive Leitfähigkeit von Kugelpackungen mit überlappenden Partikeln ableiten. Analog zur bekannten Bruggeman-Beziehung können diese Formeln in Zellmodellen verwendet werden, um den Einfluss der effektiven Transporteigenschaften auf die elektrochemische Performanz zu untersuchen. Auf der anderen Seite wird ein mathematisches Modell für Halbzellen mit hierarchisch strukturierten Kathoden vorgeschlagen. Zunächst wird das klassische, auf Newman und Mitarbeiter zurückgehende Halbzellenmodell rekapituliert und die Grundannahmen für die elektrochemisch basierten Gleichungen vorgestellt. In einem nächsten Schritt wird das mathematische Gerüst der Volumenmittelungsmethode verwendet, um das klassische auf das hierarchisch strukturierte Halbzellenmodell konsequent zu erweitern. Für beide Modelle wird der vollständige Satz von Randbedingungen für den Halbzellenaufbau vorgestellt. Schliesslich wird das hierarchisch strukturierte Halbzellenmodell durch Experimente aus der Literatur qualitativ validiert. Die Validierung dieses Modells ermöglicht groß angelegte Parameterstudien durch Variation der elektronischen Leitfähigkeit und des Diffusionskoeffizienten des aktiven Materials sowie der Morphologie der Sekundärpartikel. Vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, dass, während der ratenbegrenzende Faktor bei den klassischen Kathoden der Diffusionskoeffizient des aktiven Materials ist, im Falle der hierarchisch strukturierten Kathoden es die Kombination aus elektronischer Leitfähigkeit und innerer Morphologie der Sekundärpartikeln ist

Transcultural Intellectuals Throughout the Cultural Revolution in China

I have been researching transcultural Intellectuals throughout the cultural revolution in China that lasted from 1966-1976. My Project focuses mainly on two specific individuals, Niencheng, author of life and death in shanghai, and Yangxianyi, author of white tiger. They were both imprisoned, and vastly mistreated for their international ties. I take a deeper look into These intellectuals and what societal values they tapped into, whether western or Chinese. Despite losing several years of their lives in prison, and each lost one of their children due to the revolution, they both hold their own stories of determination and strength. The cultural revolution resulted in the death of millions of people, and was a turning point for Chinese society. The country has grown significantly from this time period, and the experiences of these two individuals acts as an inspiration for Chinese citizens, as well as those abroad

Modeling the shape of ions in pyrite-type crystals

The geometrical shape of ions in crystals and the concept of ionic radii are re-considered. The re-investigation is motivated by the fact that a spherical modelling is justified for p valence shell ions on cubic lattice sites only. For the majority of point groups, however, the ionic radius must be assumed to be an anisotropic quantity. An appropriate modelling of p valence ions then has to be performed by ellipsoids. The approach is tested for pyrite-structured dichalcogenides MX2, with chalcogen ions X = O, S, Se and Te. The latter are found to exhibit the shape of ellipsoids being compressed along the symmetry axes, with two radii rand r⊥ describing their spatial extension. Based on this ansatz, accurate interatomic M–X distances can be derived and a consistent geometrical model emerges for pyrite-structured compounds. Remarkably, the volumes of chalcogen ions are found to vary only little in different MX2 compounds, suggesting the ionic volume rather than the ionic radius to behave as a crystal-chemical constant