Theoretical Investigation of the DC Conductivity in GaAs by Using the Projection-reduction Method

강남룡,최상돈 한국물리학회 2013 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.62 No.2

Based on the conductivity formalism derived using the Kang-Choi reduction identity [N. L. Kang and S. D. Choi, J. Phys. A <b>43</b>, 165203 (2010)] and a state-dependent projection operator in the linear response scheme, we investigate the effect of the Rashba spin-orbit interaction (RSOI), Zeeman g-factor, temperature and electron-acoustic phonon interaction on the dc conductivity of a twodimensional electron-phonon system in the presence of a perpendicular magnetic field. We find that the dc conductivity in GaAs oscillates with the inverse magnetic field and that the pattern of the oscillation is sensitive to even small change in the RSOI strength and <i>g</i> factor, while temperature and the deformation potential constant play no role in changing the pattern. From this, we find that the oscillations are due to an inversion of electron population caused by the RSOI.

고체전자계의 광전도도내의 감쇠인자에 대한 두 접근방법의 포괄적 비교

강남룡,김소연,이현정,최상돈 한국물리학회 2004 새물리 Vol.49 No.1

A new theory, which uses projectors dierent from the previous ones is introduced for the optical conductivity of a system of electrons interacting with phonons in solids. The conductivity derived includes nonlinear terms, as well as linear terms, and the damping factors in both parts contain the electron and phonon distribution functions properly, which helps with the nterpretations of the phonon emissions and absorptions in all the electron transition processes. The result is shown to be more general than the previous one based on a dierent projection technique. 기존의 이론에서 사용한 사영방법과 다른 방법을 써서 고체내의 포논과 상호작용하는 전자들의 광전도도에 대한새로운 이론을 소개한다. 이렇게 도출한 전도도는 이전의 이론처럼 선형항뿐만아니라 비선형항도 포함하지만, 여기에 포함되는 감쇠인자가 전자와 포논의 분포함수를 보다 적절히 포함하고 있어서 전자의 전이 과정에서 포논이방출되고 흡수되는 양상을 설명하는데 도움을 준다. 그래서 이 결과는 이전의 결과보다 일반적이라는 것을 보여주고 있다.

Prediction of Intraband Transition Linewidths due to Longitudinal Optical Phonon Scattering in GaN for Electrons in Quantum Wells

강남룡,이삼녕,최상돈 한국물리학회 2005 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.46 No.4

Intraband transition linewidths due to longitudinal optical phonon scattering for the electrons in quantum wells in GaN are examined theoretically by using a projection technique. The lineshape factor appearing in the conductivity tensor contains the electron and the phonon distribution functions properly; thus, it becomes possible to explain the phonon emissions and absorptions in all electron transition processes, which implies that the approach is quite acceptable. We find that the width for GaN increases with the temperature, but decreases with the well width. This prediction is expected to be of help in some future experimental works.

Comparison of Two State-Dependent Projection Techniques for Optical Transitions in Solids

강남룡,최상돈 한국물리학회 2008 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.52 No.4

A new state-dependent projection technique (type II) is introduced and is applied to deriving linewidth functions for optical transitions in solids. The function for the cyclotron transition is shown to be almost the same as that introduced earlier by using the type-I state-dependent method. Although both are acceptable in the scope required by the many-body formalism criterion, stating that the electron and the phonon distribution functions should be included independently in the formalism, the recent one turns out to be more widely applicable.

면역결핍 바이러스 I형 (HIV-I)에 대한 동역학 모형의 물리적 해석

강남룡,최상돈 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.7

Combination antiretroviral therapy (ART) is recommended for HIV-type I because it targets viral replication at major steps in the viral life cycle without attacking the virus-infected cells themselves. Although quite a few theoretical models on this technique have appeared so far, Perelson-Ho's decay characteristics analysis method [Nature 38, 188 (1997)] seems to be the prototype for hither-to-reported physical mathematical models. The theory includes several coupled differential equations for the concentrations of virions, productively infected cells, long-lived infected cells and latently infected lymphocytes. They obtained an approximate solution under a pre-treatment steady-state condition and succeeded in giving a physiological interpretation by using the best-fitting method. In the present work, however, the system is analyzed by using an exact solution, and rather physical analyses are presented for various special cases. This work is also intended for calling the attention of physics majors to this interesting topic. 레트로바이러스에 대한 결합형 치료방법은 세포에는 해를 끼치지 않고바이러스 복제의 여러 단계에만 방해하기 때문에 매우 권장되고 있다. 이에 대한 이론적 연구가 적지 않게 발표되고 있으나 대부분의수리물리적 기법은 Perelson-Ho [Nature 38, 188 (1997)]의 붕괴특성분석방법에 기초를 두고 있다. 그들의 이론은 혈액내의 바이러스 입자,생산능력을 갖춘 감염세포, 긴 수명의 감염세포, 잠재적으로 감염된림프구 등의 농도에 대한 결합형 미분방정식에서 출발한다. 그들은이론과 실험을 맞춤하여 계의 생리학적인 해석에 성공했으나, 결과는치료 전의 정상상태를 가정한 근사해라는 것이 한계점이다. 본연구에서는 이 모형의 정확한 해를 보이고 이에 근거하여 여러 가지특수한 경우에 대한 물리적인 해석을 소개한다. 아울러 물리전공자들에게생리학에 대한 관심을 불러일으키는 것이 본 보고서의 또 하나의목적이다.

봉한관 내의 유체와 전기신호의 전달에 대한 모형 이론

강남룡,최상돈 한국물리학회 2008 새물리 Vol.56 No.3

Recently, Soh et al. reported on thread-like structures inside blood vessels of rabbits and rats and claimed that those structures were the Bonghan ducts that had been orginally presented in the 1960's by Dr. Bonhan Kim. In this paper, we introduce a model for the fluid flow and the electric signal transmission through these ducts. Assuming that the flow of materials through the ducts is diffusive and convective, we find various spatio-temporal patterns of the concentration depending on the flow speed. Adopting the telegrapher's equation approach, we also find various signal patterns along the ducts. We suggest that these patterns may be used as criteria for determining a patient's state of health. 소 (Soh)의 연구진은 척추동물의 혈관 안에 실같은 구조 (thread-like structure)를 발견하고 이것이 1960년대에 처음 소개되었던 봉한관 (Bonghan duct)인 것을 입증했다. 그러나 그 연구의 역사가 짧기 때문에 봉한관 내의 에너지와 물질 (봉한액)의 전달에 대한 접근은 미흡하다고 생각된다. 우리는 앞서 소개한 구조가 봉한관이라는 가정하에 관내의 에너지와 물질의 수송에 대한 기초적인 이론을 제시하기로 한다. 봉한액의 흐름내의 농도를 확산형이라고 가정하면 이산적 맥파 형태의 도입 물질에 대해서 건강상태에 따라 다양한 패턴이 나타나는 것을 보였다. 또 전자침에 의한 신호전달 패턴도 건강상태에 따라 달라질 수 있다는 것도 보여주었다. 이러한 이론적인 예측이 실험에 의해서 확인 되기를 기대한다.

Generalization of the Nonlinear Optical Conductivity Formalism by Using a Projection-reduction Method

강남룡,최상돈,이연주 한국물리학회 2011 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.58 No.3

Generalizing a theory of nonlinear optical conductivity introduced recently based on the standard quantum-statistical technique, we introduce new formulae for the general background, including correlated acoustic phonons, as well as impurities and optical phonons. We show rigorously how the conductivity tensor can be derived up to the second-order nonlinear term by utilizing the statedependent projection technique and the KC reduction identity.

준이차원 양자우물 구조의 자기공명 현상에 대한 음향포논의 영향

강남룡,최상돈 한국물리학회 2005 새물리 Vol.50 No.1

Based on a quantum-statistical operator-algebra technique, we derive the dc conductivity for a system of electrons interacting with acoustic phonons in a quantum well with a static magnetic field applied normal to its barriers. By utilizing the projection operator $P$ and $Q$, which are quite different from the others, we obtain a result that is more convenient for interpreting the transitions physically. The dependence of the magnetic field for acoustic phonon scattering is found to be different from that for optical phonon scattering. We also can see that the dc conductivity oscillates with the intensity of the magnetic field. 준이차원 전자계의 거동을 보이는 양자우물 구조의 벽에 수직으로 자기장이 가해질 때 음향포논과 상호작용하는 이 전자계의 dc 전기전도도를 양자통계역학적 방법으로 유도하였다. 여기서는 기존의 이론과는 다른 연산자 대수방법을 사용하여 물리적으로 해석하기가 편리한 결과를 얻었다. 광성포논의 경우와는 다르게 음향포논 상호작용에 대해서는 자기장의 세기가 변할 때 dc 전기전도도가 진동하고 진동폭은 온도의 증가에 따라 커지는 것을 알 수 있었다.

전기회로와의 유사성과 수정된 Windkessel 방정식을 이용한 심혈관계의 분석

강남룡 한국물리학회 2019 New Physics: Sae Mulli Vol.69 No.11

The purpose of this study is to predict the behavior of circulatory blood flow inside the human body. The cardiovascular system was analyzed using the modified Windkessel model based on an analogy with an electric circuit and considering an exponentially decaying blood pressure. A series solution for the modified Windkessel model was derived using a Laplace transform method when a periodic blood pressure was applied then, the effects of the flow resistance, arterial compliance, and inertia of an artery on the flow rate in the blood vessels were investigated. The solution for the flow rate was found to be consistent with the well-known current-potential relation, and the artery wall replenished the blood taken up in the systolic stage to a peripheral vessel in the diastolic stage. The height of the secondary peak and the depth of dicrotic notch were also found to be determined by the combination of resistance, compliance, and inertia. The present method is expected to give various information for examining the human cardiovascular system. 인체 내에서 순환하는 혈류의 거동을 연구하는 것이 이 연구의 목적이다. 전기회로와의 유사성에 기초한수정된 Windkessel 모델을 사용하고 지수함수적으로 감소하는 주기적인 혈압을 고려하여 심혈관계를분석하였다. 혈압이 주기적이므로 Laplace 변환 방법을 사용하여 수정된 Windkessel 모델의 급수해를구하고 흐름 저항, 동맥의 유연성, 그리고 동맥의 관성이 혈관안에서의 흐름율에 미치는 영향을 조사하였다. 저항이 증가할수록 흐름율이 감소하고 동맥의 유연성에 의해 심장의 이완기 때 저장된 혈액이 말초혈관으로보충됨을 발견하였다. 또한, 혈류의 두 번째 정점의 높이와 중복절흔의 깊이는 저항, 유연성, 그리고 관성에의해 복잡하게 결정됨을 발견하였다. 본 연구의 결과가 심혈관계의 특성을 분석하는데 다양한 정보를제공할 수 있기를 기대한다.

4-원소 Windkessel 모델을 사용한 혈관 안에서의 흐름율 연구

강남룡 한국물리학회 2021 새물리 Vol.71 No.9

The artery system is analyzed using a four-element Windkessel model with the characteristic impedance of the artery added as a fourth element to the three-element Windkessel model. A series solution for the four-element Windkessel model is derived using the Laplace transform method. This study examines how the depth and the position of the dicrotic notch in the flow rate in the artery and peripheral vessels vary with peripheral resistance, arterial compliance, blood inertance, and characteristic impedance, as well as the effects of the aging process, such as a decrease in the arterial compliance, increase in the peripheral resistance, increase in the blood viscosity, and decrease the radius of the artery wall, on the risk factors for hypertension. 3-원소 Windkessel 모델에 동맥의 특성 임피던스를 네 번째 원소로 추가한 4-원소 Windkessel 모델을사용하여 동맥 시스템을 분석한다. Laplace 변환 방법을 사용하여 4-원소 Windkessel 모델의 급수형태해를 구하고 흐름율에 나타나는 중복절흔 (dicrotic totch) 의 깊이와 위치가 말초저항, 동맥의 유연성, 혈액의 관성, 그리고 특성임피던스에 따라 어떻게 변하는 지를 조사한 후 동맥유연성의 감소, 말초저항의증가, 혈액점성의 증가, 그리고 동맥혈관 반지름의 축소 등과 같은 노화가 고혈압의 위험인자에 미치는영향을 논의한다.