論文の概要: Single-Scale Magnetoelastic Landau Quantization: Thermodynamics, Quantum Oscillations, and Metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.19637v1
• Date: Wed, 22 Oct 2025 14:34:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 03:08:15.929106
• Title: Single-Scale Magnetoelastic Landau Quantization: Thermodynamics, Quantum Oscillations, and Metrology
• Title（参考訳）: 単一スケール磁気弾性ランドウ量子化:熱力学、量子振動、メトロロジー
• Authors: Denise Assafrão, Faizuddin Ahmed, Edilberto O. Silva,
• Abstract要約: 電子系における熱力学と量子振動の統一的単一スケール記述を開発する。 単一の調整可能なギャップは、コンパクトな調和振動子分割関数から得られるすべての平衡可観測関数を整理する。 輸送とトルクにおいて、同じスケールでホールファンを厳格にシフトさせ、デ・ハース=ヴァン・アルフェンとシュブニコフ=ド・ハース振動の1/B$周期を圧縮する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We develop a unified, single-scale description of thermodynamics and quantum oscillations in electronic systems with a uniform areal density of screw dislocations under a uniform magnetic field. A single tunable gap, $\hbar|\omega_{eff}|$ with $\omega_{eff}=\omega_{c}+\omega_{cl}$, organizes all equilibrium observables obtained from a compact harmonic-oscillator partition function: free energy, internal energy, entropy, heat capacity, magnetization, magnetic susceptibility, and magnetocaloric responses collapse onto universal hyperbolic kernels in $x=\hbar|\omega_{eff}|/(2k_{B}T)$. We identify a compensated-field regime where the transverse gap closes and the heat capacity reaches an equipartition plateau, providing a sharp signature of magnetoelastic interference. In transport and torque, the same scale rigidly shifts the Hall fan and compresses the $1/B$ period of de Haas-van Alphen and Shubnikov-de Haas oscillations when expressed in $1/B_{eff}$, enabling a phase-unwarping protocol that metrologizes the dislocation density from a single field sweep. In mesoscopic samples, boundary corrections to the Landau degeneracy generate finite-size calorimetric oscillations that diagnose the effective magnetic length. Moderate disorder and weak interactions preserve the kernel structure while smoothing amplitudes. We outline an experimental roadmap combining on-chip calorimetry, torque magnetometry, and transport, and discuss device-level opportunities in caloritronics and strain engineering, magnetocaloric microcooling, magnetoelastic heat switching, and dilatometric transduction, where the single scale $\hbar|\omega_{eff}|$ enables rational design and optimization.
• Abstract（参考訳）: 均一な磁場下でのスクリュー転位密度の均一な電子系における熱力学と量子振動の統一的単一スケール記述を開発する。 単一の調整可能なギャップ、$\hbar|\omega_{eff}|$ with $\omega_{eff}=\omega_{c}+\omega_{cl}$は、コンパクトな調和振動子分割関数から得られるすべての平衡可観測物を整理する: 自由エネルギー、内部エネルギー、エントロピー、熱容量、磁化、磁化性、磁化応答は、$x=\hbar|\omega_{eff}|/(2k_{B}T)で普遍双曲核に崩壊する。 逆ギャップが閉じて熱容量が均質台地に達する補償場状態を特定し、磁気弾性干渉の鋭い兆候を与える。 輸送とトルクにおいて、同じスケールでホールファンを厳格にシフトさせ、1/B_{eff}$で表されるとき、デ・ハース=ヴァン・アルフェンとシュブニコフ=デ・ハース振動の1/B$周期を圧縮し、単一のフィールドスイープから転位密度を計測する位相アンウォーププロトコルを可能にする。 メソスコピック試料では、ランダウ縮退に対する境界補正は、有効磁気長を診断する有限サイズの熱量振動を生成する。 適度な障害と弱い相互作用は振幅を滑らかにしながら核構造を保存する。 我々は,オンチップのカロリー測定,トルク磁力測定,輸送を組み合わせた実験ロードマップを概説し,熱トロニクスやひずみ工学,磁気光学マイクロ冷却,磁気弾性熱スイッチング,ディラトメトリック・トランスダクションなどのデバイスレベルの機会について論じ,単一のスケール$\hbar|\omega_{eff}|$で合理的設計と最適化が可能となる。

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