Topological phases in frustrated quantum spin systems have fascinated researchers for decades. One of the earliest proposals for such a phase was the chiral spin liquid put forward by Kalmeyer and Laughlin in 1987 as the bosonic analogue of the fractional quantum Hall effect. Elusive for many years, recent times have finally seen a number of models that realize this phase. However, these models are somewhat artificial and unlikely to be found in realistic materials. Here, we take an important step towards the goal of finding a chiral spin liquid in nature by examining a physically motivated model for a Mott insulator on the Kagome lattice with broken time-reversal symmetry. We first provide a theoretical justification for the emergent chiral spin liquid phase in terms of a network model perspective. We then present an unambiguous numerical identification and characterization of the universal topological properties of the phase, including ground state degeneracy, edge physics, and anyonic bulk excitations, by using a variety of powerful numerical probes, including the entanglement spectrum and modular transformations.
Spin susceptibility anomaly in cluster Mott insulators on a partially-filled anisotropic Kagome lattice: applications to LiZn2Mo3O8
受量子自旋液体候选材料LiZn 2 Mo 3 O 8最近实验的启发,我们研究了各向异性Kagome晶格上1/6电子填充的单带扩展哈伯德模型.由于晶格的部分填充,需要产生莫特绝缘体,其中电子被定位在簇中,而不是在晶格位置处的位置间排斥相互作用。我们提供了这样的集群莫特绝缘体的例子,并研究金属态和集群莫特绝缘体的各向异性的可果美晶格之间的相变。结果表明,这些团簇莫特绝缘体一般是具有自旋费米面的U(1)量子自旋液体.然而,在不同的集群莫特绝缘体的电荷激发的性质可能是完全不同的,我们表明,存在一种新的集群莫特绝缘体的电荷波动周围的六边形集群诱导的元胞电荷秩序(PCO)。由于PCO的存在,自旋液体团簇莫特绝缘体中的自旋子激发谱被重构,只有1/3的自旋子激发是磁激活的。同一模型的强耦合极限也通过一个Kugel-Khomskii-like模型进行了分析。基于这些结果,我们认为LiZn_2Mo_3O_8有限温度自旋磁化率的反常行为可以用具有PCO的团簇莫特绝缘体的有限温度性质以及自旋子的分形激发来解释.现有的和可能的未来实验LiZn 2 Mo 3 O 8,和其他钼基团簇磁体进行了讨论,根据这些理论预测。
Mott transition in the Hubbard model on the hyper-kagome lattice
基于最近对Na $_4$ Ir $_3$ O $_8$化合物的实验研究,我们采用动力学集团近似(DCA)方法($N_c$ =12)结合连续时间量子蒙特卡罗(CT QMC)方法研究了“超kagome晶格”上的哈伯德模型.当Hubbard相互作用$U/W$($W$是带宽)超过$T$ =0.1时的值1.2时,系统经历Mott转变,并且由于磁关联和电子的动能之间的竞争(由于几何阻挫)而显示重入行为。我们观察到一个“临界减速”的双人入住,这表明一个连续的过渡的证据。最近邻和次最近邻自旋-自旋关联表明,在我们的数值工具可以访问的温度范围内的弱耦合制度和反铁磁(AF)莫特绝缘体在强耦合制度的顺磁金属态。
Cluster Mott insulators and two Curie-Weiss regimes on an anisotropic Kagome lattice
受量子自旋液体候选材料LiZn 2 Mo 3 O 8最近实验的启发,我们研究了各向异性Kagome晶格上1/6电子填充的单带扩展哈伯德模型.由于晶格的部分填充,需要产生莫特绝缘体,其中电子被定位在簇中,而不是在晶格位置处的位置间排斥相互作用。结果表明,这些团簇莫特绝缘体一般是具有自旋费米面的U(1)量子自旋液体.团簇莫特绝缘体中的电荷激发的性质与传统的莫特绝缘体有很大的不同,我们发现存在一种新颖的团簇莫特绝缘体,其中六角团簇周围的电荷波动诱导了元胞电荷序(PCO)。由于PCO的存在,自旋液体团簇莫特绝缘体中的自旋子激发谱被重构,只有1/3的自旋子激发是磁激活的。基于这些结果,我们提出LiZn_2 Mo_3 O_8中自旋磁化率的两个Curie-Weiss区域可以用具有PCO的团簇莫特绝缘体的有限温度性质以及自旋子的分数激发来解释。现有的和可能的未来实验LiZn 2 Mo 3 O 8,和其他钼基团簇磁体进行了讨论,根据这些理论预测。
Correlation-Induced Topological Reconstruction in a Periodically Driven Kagome Mott Insulator
National Institute of Science Education and Research(印度科学与教育国立研究所);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴巴国立研究所);S. N. Bose National Centre for Basic Sciences(S.N. 玻色基础科学国立中心);Technische Universität Braunschweig(布伦瑞克工业大学)
Evidence of Mott Insulator with Thermally Induced Melting Behavior in Kagome Compound Nb3Cl8
International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University(北京大学物理学院量子材料国际中心);Centre for Quantum Physics, Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurement (MOE), School of Physics, Beijing Institute of Technology(北京理工大学物理学院先进光电量子结构测量教育部重点实验室量子物理中心);Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室);Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute of Material Sciences(国立材料科学研究所电子与光学材料研究中心);Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute of Material Sciences(国立材料科学研究所材料纳米构造研究中心);School of Materials Science and Engineering, Peking University(北京大学材料科学与工程学院);State Key Laboratory for Mesoscopic Physics, Frontiers Science Centre for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University(北京大学物理学院介观物理国家重点实验室纳米光电子前沿科学中心);Collaborative Innovation Center of Quantum Matter(量子物质协同创新中心)
Mott-Derived Local Moments and Kondo Hybridization in a d-electron Kagome lattice
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);State Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Physics, Department of Physics, Tsinghua University(清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室);National Laboratory of Solid State Microstructures and Department of Physics, Nanjing University(南京大学固体微结构物理全国重点实验室及物理学院);Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences(中国科学院化学物理研究所)
Exploring the apparent violation of the Mott relation in a noncentrosymmetric kagome ferromagnet
Virginia Tech(弗吉尼亚理工大学);Virginia Tech National Security Institute(弗吉尼亚国家安全研究所);Virginia Tech Center for Quantum Information Science and Engineering(弗吉尼亚量子信息科学与工程中心);University of Virginia(弗吉尼亚大学);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室);University of California, Davis(加州大学戴维斯分校)
Emergent orbitals in the cluster Mott insulator on a breathing Kagome lattice
基于团簇Mott绝缘材料LiZn $_2$ Mo $_3$ O $_8$的最新进展,我们考虑了呼吸Kagome晶格上扩展哈伯德模型的强元胞电荷有序区,揭示了团簇Mottness的性质.格点电荷序是由格点间电荷相互作用和六边形格点上三个局域电子的集体运动引起的。该模型自然导致局部矩减少2/3,如在LiZn $_2$ Mo $_3$ O $_8$中所观察到的。此外,在低温下,每个六边形元格除了剩余的1/2自旋外,还包含额外的类轨道自由度。我们探讨的后果,这紧急轨道自由度。我们指出,局域矩之间的相互作用是自然描述的Kugel-Khomskii自旋轨道模型。我们发展了一个部分子方法,并提出了一个自旋液体基态与自旋费米表面的模型。我们进一步预测了当系统处于强磁场下时,系统会出现一个新的轨道序。讨论了LiZn $_2$ Mo $_3$ O $_8$的各种实验结果,包括一个论点,即如果每个Mo的电荷稍微偏离化学计量,则电荷排序会很短。
Emergent Fermi-liquid-like phase by melting a holon Wigner crystal in a doped Mott insulator on the kagome lattice
Beihang University(北京航空航天大学);Great Bay University(大湾区大学);Great Bay Institute for Advanced Study(大湾区高等研究院);California State University Northridge(北岭加州州立大学)
Driving the field-free Josephson diode effect using Kagome Mott insulator barriers
Delft University of Technology(代尔夫特理工大学);Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology(代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所);KU Leuven(荷语鲁汶大学);Radboud University(拉德堡德大学);Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);University of Washington(华盛顿大学)
Proposal for detecting spin-chirality terms in Mott insulators via resonant inelastic x-ray scattering
本文研究了共振非弹性X射线散射(RIXS)能否用于探测与自旋手征项S_i耦合的多体激发。(S_j x S_k)的近似解。我们发现,虽然自旋手征项一般不存在于通常的实验设置的RIXS,有实现这些条款的前景,如果人们认为,而不是散射附近的前边缘。然后,我们进行了详细的分析,正方形和戈薇晶格,三角形和蜂窝晶格的简要分析,其中我们表明,自旋手征性条款确实存在于所有上述晶格,但它们发生在我们的展开戈薇和蜂窝晶格的高阶。在U(1)Dirac自旋液体中出现的规范玻色子的背景下,还简要讨论了使用RIXS和拉曼光谱检测与自旋手征项耦合的激发的优点。
Spin Liquid Landscapes in the Kagome Lattice: A Variational Monte Carlo Study of the Chiral Heisenberg Model and Experimental Signatures
Korea Advanced Institute of Science and Technology(韩国科学技术院);University of Notre Dame(圣母大学);HUN-REN Wigner Research Centre for Physics(匈牙利研究与创新网络维格纳物理研究中心)
Topological charge-entropy scaling in kagome Chern magnet TbMn$_6$Sn$_6$
在普通材料中,电子既导电又导热,它们的电荷-熵关系遵循莫特公式和维德曼-弗朗兹定律。在拓扑量子材料中,相对论性电子的横向运动会受到拓扑费米子周围产生的量子场的强烈影响,其中它们的电荷-熵关系的简单模型描述仍然难以捉摸。在这里,我们报告的拓扑电荷熵标度的kagome陈磁体TbMn $_6$ Sn $_6$,具有原始的Mn kagome晶格与强大的面外磁化。通过电和热电输运,我们观察到量子振荡与非平凡的Berry相位,一个大的费米速度和二维性,支持狄拉克费米子的存在,在磁性kagome晶格。这种量子磁体还表现出大的反常霍尔效应、反常能斯特效应和反常热霍尔效应,所有这些效应都能持续到室温以上。值得注意的是,我们发现,这些异常的横向运输的电荷熵标度关系可以无处不在的描述的Berry曲率场效应的Chern-gapped狄拉克模型。我们的工作指向一个模型kagome陈磁体的拓扑电荷熵标度的原理证明的阐述。