周期性纳米结构阵列因其独特的光学效应在新型传感技术领域具有巨大的应用潜力, 引起人们极大的兴趣。 其光学特性依赖于形貌和结构参数, 一般可通过调整这些参数来调控其光学性能, 而通过外加磁场调节其光学性能鲜有报道。 通过气液自组装法制备胶体晶体模板, 采用等离子体刻蚀技术实现了对胶体晶体模板结构尺寸的调控。 在此基础上, 结合磁控溅射技术合成了具有六角周期性排列的亚波长尺寸磁性Co纳米球阵列膜, 并研究了其在结构参数和外磁场作用下的光学性质。 通过紫外-可见-近红外光反射谱发现, 随着刻蚀时间从0 min增加到4.5 min, 在可见光波段, 光反射峰波长从512 nm蓝移到430 nm, 蓝移了82 nm, 峰强从10.69%降低到7.96%, 减弱了2.73%; 在近红外光波段, 光反射峰波长从1 929 nm蓝移到1 692 nm, 蓝移了237 nm, 峰强从10.92%降低到7.91%, 减弱了3.01%。 通过控制刻蚀的时间, 可实现对Co纳米球阵列膜光反射峰峰位和峰强的有效调控。 对未刻蚀和刻蚀的Co纳米球阵列膜施加一个垂直的外加磁场, 在外磁场作用下, 二者的光反射峰峰强均表现出不同程度的增强。 随着外加磁场的逐增, 未经刻蚀的Co纳米球阵列膜在近红外波段(1 938 nm)的光反射峰峰强从10.81% (0 Oe) 增加到16.56% (1 100 Oe), 增强了5.8%; 而经等离子体刻蚀后的Co纳米球阵列膜的近红外反射峰(1 921 nm), 其峰强从8.45% (0 Oe) 增加到16.74% (1 000 Oe), 增强了8.29%。 结果表明, 经等离子体刻蚀后的磁性Co纳米球阵列膜的反射光谱表现出更灵敏的外磁场响应。 基于近红外光反射峰最大值与外磁场强度的关系, 定性解释了外磁场对磁性Co纳米球阵列膜的光反射性能的影响: 对于未刻蚀的样品, 外磁场主要通过改变样品的磁有序, 从而影响其复折射率进而影响其光反射性能; 对于刻蚀后的样品, 除了外磁场对样品的磁有序产生影响从而影响其光反射率外, 还有诸如散射、 衍射等其他物理机制相互竞争的影响。 该研究为磁场动态调控材料的光反射性能提供了一种方法, 也为新型光学器件的研究提供了模型。

讨论了线极化波对带电粒子三种加速机制：（1）介质折射率递减但外加磁场保持不变; （2）介质折射率不变但外加磁场递增; （3）介质折射率递减且外加磁场递增。结果显示, 在一定的加速距离内, 按照机制（3）利用LPEMW加速电子的效率最高。另外, 机制（3）可以避免机制（2）中电子在加速过程中回飞的问题, 这一点在利用线极化波（LPEMW）加速电子束或带电粒子束时非常重要。

为了研究在半导体上施加外磁场对太赫兹辐射的影响, 基于drude-Lorentz模型对三种不同的半导体材料GaAs、InAs、InSb在不同的外磁场方向下太赫兹辐射功率的变化进行了研究。研究结果发现, 外磁场对具有较小有效质量和较高电子迁移率的半导体材料的太赫兹辐射增强效应最明显。此外, 太赫兹辐射最强时GaAs和InAs的最佳外磁场方向是沿y轴负方向, InSb的最佳外磁场方向是在与x轴及相反方向成40°夹角的x-z平面内。

考虑外加磁场、压力及屏蔽效应, 利用变分方法数值计算GaN/AlxGa1-xN无限深量子阱系统中的杂质态结合能。给出结合能随磁场和阱宽的变化关系, 同时讨论了有无屏蔽时的区别。结果表明: 在磁场和压力作用下, 结合能随阱宽的增大而减小; 阱宽和压力一定时, 结合能随磁场的增大而增大。屏蔽效应使得有效库仑吸引作用减弱而导致杂质态结合能显著下降。屏蔽效应对结合能的影响随压力增大而增强, 随磁场强度增大而减弱。

研究了各向同性海森堡XY链在非均匀磁场中纠缠的含时演化以及热纠缠的问题。纠缠在量子信息领域是十分重要的资源， 关于纠缠的度量和含时演化的研究非常必要。对共生纠缠度进行了理论计算，通过数值模拟进行了分析。如果外磁场很小， 最近邻耦合系数很大，共生纠缠度就在0和1之间振荡。如果外磁场很大，最近邻耦合系数很小，共生纠缠度的最大值会变小，甚至会消失。 同时，随着海森堡自旋链中自旋数目的增加，纠缠会减小。随着温度的升高，热纠缠会快速下降。随着外磁场的增加，热纠缠也会下降。 只有系统的非均匀度增加时，热纠缠才会增加。

研究了各向异性非均匀海森堡周期性XY链中的量子失协(QD)和形成纠缠(EOF)。量子失协一般大于形成纠缠。两者之间的差距随着温度的升高或外磁场的增大而减小。调节各向异性系数的大小, 可以发现, 有些情况下形成纠缠已经消失, 而量子失协仍然存在。在大部分参数区域内, 量子失协总是大于形成纠缠。

介绍了3维全电磁粒子模拟软件NEPTUNE中常用外加磁场加载模块的设计思路和方法,包括简单的磁场分布方程和离散数值加载、螺线管磁场加载、直线及螺旋线磁场分布加载、摇摆器磁场加载以及永磁体磁场加载等方式。每一类磁场加载模式都进行了实际算例的计算和验证,计算结果表明各类磁场加载模块设计的正确性和可靠性。最后针对具体应用,结合二极管电子束在不同外加引导磁场作用下的各种分布状态,间接验证了磁场模块设计的可行性。