Raman scattering signatures of spinons and triplons in frustrated antiferromagnets
本文通过计算耦合海森堡链的磁拉曼强度,证明一维物理产生的自旋子具有可区分的拉曼散射指纹,并与Ca$_3$ReO$_5$Cl$_2$的实验测量高度吻合,从而为区分平凡与拓扑自旋液体提供了判据。
2024-01-19 cond-mat.str-el
Bose-Einstein condensation of triplons in the S=1 tetramer antiferromagnet K2Ni2(MoO4)3: A compound close to quantum critical point
K2 Ni 2(MoO 4)3的结构由Ni^{2+}离子形成的S=1四聚体组成。单晶的磁化率chi(T)和比热Cp(T)数据显示了一个宽的最大值,这是由于具有短程自旋关联的系统的低维性。chi(T)和Cp(T)在1.13 K左右出现一个尖锐的峰值,远低于宽的最大值。这是磁性长程序有序的指示,即,在基态没有自旋能隙。有趣的是,施加小磁场(H>0.1 T)诱导类似于在一些自旋带隙材料中观察到的三重子激发的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的磁行为。结果表明,温度场(T-H)相界与H^(1/α)成正比,并服从幂律(T- T_{N}),其指数1/α接近2/3,与BEC情形的预测一致.在小氢原子中对三重子激发的BEC的观测表明,K2 Ni 2(MoO 4)3位于一个量子临界点附近,该临界点将相图中的磁有序区和自旋带隙区分开。
2017-05-20 cond-mat.str-el
Spinons and triplons in spatially anisotropic frustrated antiferromagnets
寻找分数量子数的元激发态是现代凝聚态物理的一个核心挑战。我们探讨了几种材料,自旋1/2空间各向异性受挫海森堡反铁磁体在二维的现实模型的可能性。通过将希尔伯特空间限制为海森堡链的精确本征态所表示的空间,我们导出了在弱链间耦合区域有效的薛定谔方程。从这个方法的动态自旋关联同意定量与非弹性中子测量的三角形反铁磁体Cs_2CuCl_4。这种反铁磁体的光谱特征可以归因于两种类型的激发:单个链的一维自旋子的后代,以及自旋子对的相干传播的“三体”束缚态。我们认为,三重子是空间各向异性的阻挫反铁磁体的通用功能,并出现,因为绑定自旋对降低其动能链之间的传播。
2007-06-14 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Thermal Hall conductivity of a valence bond solid phase in the square lattice $J_1$-$J_2$ antiferromagnet Heisenberg model with a Dzyaloshinskii-Moriya interaction
本研究针对含Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的正方晶格$J_1$-$J_2$反铁磁海森堡模型,通过键算符形式计算柱状价键固相的三重子热霍尔电导率,发现其拓扑平庸但低温下热霍尔电导率有限。
2024-10-31 cond-mat.str-el
Bond-operators and triplon analysis for spin-S dimer antiferromagnets
对二聚基态自旋S量子反铁磁体进行了平均场三重子分析。对于自旋为1/2的情况,它简化为著名的键算符平均场论。将其应用于正方形晶格上的耦合二聚体模型和基态自发二聚的蜂窝晶格模型。在基态的不同阶段的自旋的函数进行了研究。研究发现,在适当的条件下(如强阻挫),量子基态(本研究中的二聚单重态)甚至可以在极限$S\rightarrow \infty$中存活。这种表示的两个快速扩展。在一种情况下,它被扩展到包括五重态。在另一个例子中,在一个正方形的格子上进行了类似的表示。附录中给出了计算一对量子自旋的总自旋本征态的一个简便方法。
2010-06-16 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum to classical transition in the ground state of a spin-$S$ quantum antiferromagnet
利用量子自旋的键算符表象,研究了正方晶格上的阻挫自旋- $S$交错二聚体海森堡模型,研究了随着$S$的增加,经典磁序从量子力学(交错二聚体单重态)基态的出现.利用三重子分析,我们发现这种量子相变的关键耦合尺度为$1/S(S+1)$。我们扩展了三重子分析,包括五重态二聚体的影响,这被证明是必不可少的建立经典秩序(Néel或共线在本研究中)的大$S$,无论是在纯海森堡的情况下,也在单离子各向异性的模型。
2017-07-10 cond-mat.str-el
Comment on "Transition from Bose glass to a condensate of triplons in Tl$_{1-x}$K$_x$CuCl$_3$"
我们认为,无序量子反铁磁体Tl $_{1-x}$ K $_x$ CuCl $_3$的量热数据的解释是由F. Yamada { \it等}在[Phys. Rev. B { \bf 83},020409(R)(2011)]中的描述是不明确的。一致性分析表明无无序TlCuCl $_3$及其无序衍生物的交叉临界指数没有差异。此外,我们还对Tl $_{1-x}$ K $_x$ CuCl $_3$中存在适当的场致热力学相变提出了质疑。
2011-05-01 cond-mat.str-el
Triangular-lattice anisotropic dimerized Heisenberg antiferromagnet: Stability and excitations of the quantum paramagnetic phase
受非磁性三角晶格莫特绝缘体实验的启发,我们研究了一个候选顺磁相,柱状二聚体(或价键)相。我们应用键算子理论的变体,二聚和空间各向异性自旋1/2海森堡模型,并确定其零温度相图和基本三重激发(三重子)的光谱。根据模型参数,我们发现,最低的三体子能量位于一个公度或非公度波矢。在这个三重态-无公度跃迁处的三重态凝聚定义了一个量子Lifshitz点,有效的降维可能导致在三重态带隙的闭合附近出现非平凡的顺磁(例如自旋液体)态。我们还讨论了高能三重子的两粒子衰变,我们评论的相关性,我们的结果为有机莫特绝缘体EtMe 3 P [Pd(dmit)2]2。
2012-03-29 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Topological to magnetically ordered quantum phase transition in antiferromagnetic spin ladders with long-range interactions
本文研究了具有交错长程相互作用的广义量子自旋梯,它的衰减服从指数为$α$的幂律。利用大尺度量子Monte Carlo(QMC)和密度矩阵重整化群(DMRG)模拟,我们证明了该模型经历了由非定域弦序参量表征的梯级二聚体相到对称破缺Néel相的转变.我们发现的证据表明,过渡是第二order.In磁有序阶段,频谱表现出无隙模式,而在有隙阶段的激发是很好地描述在三重子-束缚态的自旋横跨腿。数值计算得到了动量分辨的自旋动力学结构因子,并发现通过跃迁,一个定义明确的三重子带演化为一个无带隙的磁振子色散。我们进一步讨论了在这个模型中解除临界的可能性。
2021-11-24 cond-mat.str-el
Topological to magnetically ordered quantum phase transition in antiferromagnetic spin ladders with long-range interactions
本文研究了具有交错长程相互作用的广义量子自旋梯,它的衰减服从指数为$α$的幂律。利用大尺度量子Monte Carlo(QMC)和密度矩阵重整化群(DMRG)模拟,我们证明了该模型经历了由非定域弦序参量表征的梯级二聚体相到对称破缺Néel相的转变.我们发现的证据表明,过渡是二阶。在磁有序相,光谱表现出无隙模式,而在有隙相的激发很好地描述了在整个腿的三重子-自旋束缚态。数值计算得到了动量分辨的自旋动力学结构因子,并发现了一个定义明确的三体子带,它在跃迁过程中演化为一个无带隙的磁振子色散。我们进一步讨论了在这个模型中解除临界的可能性。
2022-05-19 cond-mat.str-el
Triplon Localization Effect in Tl_{1-x}$K_xCuCl_3
通过比热测量研究了无序性对$_{1-x}$ CuCl $_3$与$x\leq 0.22$的场致磁有序的影响。同构的母体化合物TlCuCl $_3$和KCuCl $_3$是耦合的自旋二聚体系统,具有带隙的基态,它们的场诱导反铁磁有序由自旋三重态(三重态)的玻色凝聚描述。在T1 $_{1-x}$ K $_x$ CuCl $_3$中观察到定义明确的场诱导相变。在TlCuCl $_3$中重新计算了由$T(H) \propto (H-H_{\rm c})^{1/ϕ}$定义的相界的临界指数$ϕ$为$ϕ=1.67 \pm 0.07$,它接近于由三重体BEC理论导出的$ϕ_{\rm BEC} =3/2$.对于$x \neq 0$,指数$ϕ$随着$x$系统地减小。在低温下观察到的$x>0.1$的相界几乎是温度$T$的线性函数。在$H<H_{\rm c}$的低场区,尽管有限的磁化率,没有观察到磁有序。这些性质的讨论与玻色玻璃相争论费舍尔{ \it等}。[Phys. Rev. B { \bf 40},546(1989)]。
2004-03-03 cond-mat.str-el
Microscopic model for Bose-Einstein condensation and quasiparticle decay
充分二聚化的量子反铁磁体显示基本S=1激发,三重子准粒子,在低能量下受到间隙的保护。在更高的能量下,三重子可以衰变成两个或更多的三重子。一个足够强的磁场诱导三重子的玻色-爱因斯坦凝聚。对于这两种现象,化合物IPA-CuCl 3是一个很好的模型系统。然而,尽管进行了大量研究,但迄今为止尚未确定定量模型。最近的理论进展使我们能够分析非弹性中子散射(INS)和磁化率数据,确定四种磁耦合J_1 =-2.3meV,J_2 =1.2meV,J_3 =2.9meV和J_4 =-0.3meV。这些耦合定量地确定了IPA-CuCl_3是耦合的不对称S=1/2海森堡阶梯体系。在凝聚相的最低模式的磁场的依赖性,以及没有磁场的间隙的温度依赖性证实了这一微观模型。
2011-11-17 cond-mat.str-el
Bose-Einstein condensation of triplons close to the quantum critical point in the quasi-one-dimensional spin-$1/2$ antiferromagnet NaVOPO$_4$
准一维自旋$1/2$化合物NaVOPO $_4$的结构和磁性的探索通过X射线衍射,磁化率,高场磁化,比热,电子自旋共振,和$^{31}$ P核磁共振测量,以及补充\textit{ab initio}计算。而NaVOPO $_4$的磁化率可能是兼容的无间隙均匀自旋链模型,详细检查的晶体结构揭示了一个弱交替的交换耦合与交替比$α\simeq 0.98$和随后的零场自旋间隙$Δ_{0}/k_{\rm B} \simeq 2.4$ ~K直接探测场依赖性磁化测量。在零场下,在50 mK以下没有观察到长程有序.然而,施加的领域以上的临界场$H_{c1}\simeq 1.6$ \,T引起磁有序过渡与相边界$T_{\rm N} \propto {(H - H_{\rm c1})^{\frac{1}ϕ}}$,其中$ϕ\simeq 1.8$是接近的值预期的玻色-爱因斯坦凝聚的三重子。NaVOPO $_4$具有弱的交换耦合和小的自旋能隙,接近量子临界点。
2019-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitations in one-dimensional S=1/2 quantum antiferromagnets
从二聚相到均匀相的过渡研究的自旋链使用连续幺正变换(CUT)的谱权重。在S=1通道的光谱权重计算扰动周围的限制强二聚化。我们发现,谱权主要集中在子空间与少量的基本三重态(三重态),即使是消失的二聚化。因此,除了自旋子外,三重子也可以作为自旋链中的元激发。我们的结论是,没有必要使用分数激发低维,未掺杂或掺杂的量子反铁磁体。
2003-06-12 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Excitation Gap Scaling near Quantum Critical Three-Dimensional Antiferromagnets
通过大规模量子蒙特卡罗模拟,我们研究了三维二聚量子反铁磁体双三次晶格中磁激发能隙(三重子能隙)的量子临界标度,并在主要的平均场行为上识别出特征性的乘法对数标度修正。这些发现是符合场论的预测是基于一个有效的描述的量子临界系统的渐近自由场论,它表现出对数衰减的重整化相互作用强度接近量子临界点。此外,使用基于键的单重态光谱,我们确定的振幅(希格斯)反铁磁区域内的模式共振。我们发现一个希格斯质量标度符合场论的预测,涉及到它的一个因素的$\sqrt{2}$相应的三重子间隙的量子无序制度。与低维系统中的情况相反,我们在这个三维耦合二聚体系统中观察到一个不同的信号,从振幅模式也在动态自旋结构因子。观察到希格斯模式共振的宽度与临界附近的希格斯质量成线性比例,这表明对称性破缺相的临界定义良好的激发模式。
2016-10-17 cond-mat.str-el
Influence of Dzyaloshinskii-Moriya interactions on magnetic structure of a spin-1/2 deformed kagome lattice antiferromagnet
受最近对Rb 2Cu 3SnF 12的中子散射实验[Nat.Phys.6,865(2010)]的启发,我们研究了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在该材料的磁结构的理论模型中的影响。考虑具有12格点的价键固体基态,我们发展了键算符平均场论。结果表明,Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用显着修改周围的Gamma点的三体子色散,并导致从第一Brilloin区的K到Gamma点的自旋间隙(最小三体子间隙)的位置的移位。自旋间隙也评估在精确对角化研究的24位集群。我们讨论了磁跃迁诱导的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的键算符框架。此外,利用精确对角化和强耦合展开方法研究了外磁场作用下的磁化过程。我们发现,所有上述方法的结果是一致的实验结果。
2012-07-03 cond-mat.str-el
Low-energy dynamics of the Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki model in the one- and two-triplon basis
在反铁磁自旋为1的模型中,被称为阿弗莱克-肯尼迪-利布-田崎(AKLT)哈密顿量的元激发被交替地描述为磁振子或扭结状孤子(三重子)。后者,我们称之为三重子,已被证明是相同的磁振子激发的等价描述,而不是激发态的一个独立分支。另一方面,在过去,没有仔细检查多磁振子和多三体等效。本文证明了两个磁振子态和两个三重子态也是同一个激发态的描述,并且证明了它们的能量分解为一个三重子的能量之和,这正好符合AKLT哈密顿量。尽管该模型是不可积的,但该陈述仍然成立。这种磁振子/三重子二分法被证明对任意的n-磁振子和n-三重子态都成立。一个和两个三重态形成正交集,可以用来跨越低能希尔伯特空间。我们在这样的子空间中构造了一个有效形式的AKLT哈密顿量,并计算了对单三体能隙的修正,得到了与已知精确值非常吻合的结果。
2019-06-10 cond-mat.str-el quant-ph
Exotic S=1 spin liquid state with fermionic excitations on triangular lattice
基于最近对Ba_3NiSb_2O_9材料的实验研究,我们考虑了三角晶格上自旋为1的量子反铁磁体,它具有Heisenberg双线性和双二次交换作用以及单离子各向异性.利用费米子的“三重子”自旋表示,我们研究了平均场论中的相图。除了一个完全带隙的自旋液体基态外,我们还发现了一个具有费米面的无带隙三重子模与其他三重子的d + id拓扑配对共存的状态。尽管存在费米面,这种基态具有完全带隙的体自旋激发。这样的状态具有线性的温度比热和恒定的平面自旋磁化率,具有异常高的威尔逊比。
2011-08-22 cond-mat.str-el
Plaquette-triplon analysis of magnetic disorder and order in a trimerized spin-1 Kagomé antiferromagnet
本文用低能玻色子理论研究了三聚Kagomé晶格上自旋为1的Heisenberg模型。该模型具有三角形内反铁磁交换相互作用$J$(设置为1)和两个三角形间耦合$J^\prime>0$(最近邻)和$J^{\prime\prime}$(次最近邻;两个符号)。该模型的三重态分析研究了$J^\prime$ - $J^{\prime\prime}$平面中三聚单重态(TS)基态的稳定性。它给出了一个量子相图,有两个无隙反铁磁(AF)有序相分离的自旋能隙TS相。TS基态被发现是稳定的$J^{\prime\prime}=0$线(最近邻的情况下),并在它的两侧为$J^{\prime\prime}\neq 0$,在一个扩展的区域由过渡到无带隙AF阶段的临界线界定。负$J^{\prime\prime}$区的无隙相位具有$\sqrt{3}\times\sqrt{3}$共面$120^\circ$ -AF阶,所有的矩的长度和相对角度都相等.另一个AF相位,在正$J^{\prime\prime}$区域,被发现表现出不同的共面顺序与有序波矢量${\bf q}=(0,0)$。这里,三角形中的两个磁矩大小相同,但比第三个短。当两个短力矩之间的角度为$120^\circ-2δ$时,短力矩和长力矩之间的角度为$120^\circ+δ$。只有当$J^{\prime\prime}=J^\prime$,它们的大小变得相等,相对角…
2017-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Unifying Magnons and Triplons in Stripe-Ordered Cuprate Superconductors
本文基于二维耦合双腿自旋梯模型,导出了条有序La_(15/8)Ba_(1/8)CuO_4近期中子散射数据的统一图象,即超结构卫星周围的低能磁振子和高能三重子激发。反铁磁波矢量Q_AF的共振峰对应于磁激发色散的鞍点。在J= 130-160 meV和J_cyc/J = 0.2-0.25的范围内,得到了与中子数据定量一致的结果。
2004-07-25 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Mean-field theory of interacting triplons in a two-dimensional valence-bond solid: stability and properties of many-triplon states
我们研究了一个系统的相互作用的三重子(一个价键固体的基本激发)所描述的一个有效的相互作用的玻色子模型内的键算符形式主义。特别地,我们考虑了正方晶格自旋为1/2的$J_1$ - $J_2$反铁磁海森堡模型,着重于中间参数区域,在那里量子顺磁相的设置,并考虑柱状价键固相.在键算符理论中,海森堡模型被映射成一个有效的玻色子模型,它是用三重态算符$t$表示的.在简谐近似下研究了有效玻色子模型,确定了三重子的能量和三重子算符$b$关于三重子算符$t$的展开式.这样的扩展使我们能够进行第二次映射,因此,确定一个有效的相互作用玻色子模型的三体算符$b$。然后,我们考虑系统与一个固定数量的三重子和确定的基态能量和频谱内的平均场近似的基本激发。我们证明了多个三重子态是稳定的,最低能量的三重子态是由少量的三重子构成的,激发能隙是有限的。对于$J_2=0.48 J_1$和$J_2=0.52 J_1$,我们还计算了自旋-自旋和二聚体-二聚体关联函数,二聚体序参量,以及在我们的平均场形式主义的二分体冯诺依曼纠缠熵,以确定作为一个函数的三体数的多三体态的属性。我们发现,自旋和二聚体的相关指数衰减和纠缠熵服从面积定律,无论三体数。此外,仅对于$J_2=0.48 J_1$,自旋相关表明具有大三体数的多三体态可能比柱状价键固体显示出更均匀的单重态模式。
2020-07-14 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Twisted superfluid and supersolid phases of triplons in bilayer honeycomb magnets
我们证明了双层海森堡反铁磁体中的低位三重子激发为实现最近报道的光晶格中双组分超冷原子凝聚体的扭曲超流和超固相的磁性类似物提供了一个有前途的途径。使用集团Gutzwiller平均场论,我们建立了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用,这是常见的在许多量子磁体,稳定这些阶段在磁系统中,相反,对跳跃过程是必要的超冷原子。转变为扭曲的超流体和扭曲的超固相的临界值取决于(受挫)层间相互作用的强度,可以通过施加外部压力和/或层之间的剪切力来调整。此外,我们表明,通过耦合到定制的圆偏振光的强度可以可控地变化。我们的研究结果为在实际量子磁体中寻找三重子的扭曲超流和超固相提供了重要的指导。
2021-09-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Ultralow-Field Triplon Condensation in a Spin-Ladder Magnet
Charles University(查理大学);Technische Universität München(慕尼黑工业大学);VSB--Technical University of Ostrava(俄斯特拉发理工大学);University of Augsburg(奥格斯堡大学);CNRS, Université Grenoble Alpes(法国国家科学研究中心,格勒诺布尔阿尔卑斯大学);Rutherford Appleton Laboratory(鲁瑟福阿普尔顿实验室);Institut Laue-Langevin(朗之万研究所);European Spallation Source ERIC(欧洲散裂源)
本研究在自旋梯磁体Henmilite中首次实现超低场三重子玻色-爱因斯坦凝聚,结合多种实验测量与量子蒙特卡洛模拟,推翻零场反铁磁序的原有结论,揭示量子无序耦合梯母态及非对称有序穹顶,拓展了超低场三重子凝聚的研究范畴。
2026-08-24 cond-mat.str-el
Finite temperature properties of alternating ferro-antiferromagnetic Heisenberg chains
我们提出了一个研究自旋1/2海森堡链与交替铁磁和反铁磁交换,重点是交换耦合的作用,以涵盖两个,二聚体和Halfenge限制。采用微扰理论和量子蒙特卡罗模拟的互补组合,我们报告的磁化率以及动态结构因子在很宽的范围内的耦合常数和不同的温度提取的自旋间隙的结果。对于一个小的铁磁耦合,我们发现微扰理论和量子蒙特卡罗之间的协议。对于任意的交换耦合,我们表明,动态结构因子,从量子Monte Carlo,尺度之间的三重子和Halfenchain链光谱。最后,我们对比我们的研究结果的自旋间隙与交换耦合对现有的文献。
2020-01-14 cond-mat.str-el
Impurity effects in coupled-ladder BiCu2PO6 studied by NMR and quantum Monte Carlo simulations
我们提出了一个耦合自旋1/2梯形化合物BiCu 2 PO 6的31 P NMR研究。在纯材料中,本征磁化率和动力学显示约为的自旋间隙。非磁性Zn或磁性Ni杂质在Cu位的替代诱导交错磁化,这导致31 P NMR线加宽,而远离缺陷的磁化率不受影响。Ni对NMR谱线展宽的影响是Zn的两倍,这与量子蒙特卡罗(QMC)计算假设Ni铁磁耦合到其相邻的Cu一致。诱导力矩遵循1/T的温度依赖性,由于居里样的发展的力矩振幅,而其扩展饱和,不依赖于杂质含量或性质。这使我们能够验证杂质掺杂的一般预期的情况下,并将其扩展到磁性杂质的情况下:在反铁磁相关的低维自旋系统与反铁磁相关,任何类型的杂质诱导在低温下的交错时刻,其扩展是不与杂质的性质,但在发挥作用的内在物理在未掺杂的纯系统,从1D到2D系统。
2010-10-21 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Honeycomb antiferromagnet with a triply degenerate dimer ground state
提出了一个蜂窝晶格上自旋为1/2的反铁磁量子模型。它有两个部分,其中之一是通常的最近邻海森堡模型。另一部分是我们引入的多重自旋相互作用项,它对基态是精确可解的。没有海森堡部分,模型有一个确切的三重简并二聚体基态。这种精确的基态在一般自旋S的情况下也存在。对于自旋为1/2的情形,我们进一步在基态进行了三重子分析,研究了海森堡相互作用与多重自旋相互作用之间的竞争。这种近似计算显示了从二聚体有序到Néel有序的连续量子相变。
2009-06-01 cond-mat.str-el
Bridging frustrated-spin-chain and spin-ladder physics: quasi-one-dimensional magnetism of BiCu2PO6
我们推导和研究量子磁体BiCu 2 PO 6的微观模型,使用能带结构计算,磁化率和高场磁化测量,以及ED和DMRG技术。由此产生的准一维自旋模型是一个两条腿的AFM阶梯与令人沮丧的次近邻耦合沿腿。根据能带结构计算和通过将磁化率与使用ED获得的理论预测拟合来估计各个耦合。最近邻腿耦合J1、横档耦合J 4和次最近邻耦合之一J2总计为120-150 K,而次最近邻耦合为J2 '~ J2/2。自旋梯与结构链不匹配,尽管次近邻相互作用J2和J2'具有非常相似的超交换路径,但由于O-O距离和非磁性PO 4四面体排列的微小差异,它们在幅度上有很大差异。一个广泛的ED研究所提出的模型提供了低能量激发光谱,并表明该系统是在强横档耦合制度。次近邻耦合的强烈挫败导致了具有不可公度最小值的三体分支。这是进一步证实了强耦合扩展到第二阶的梯级间耦合。基于高场磁化测量,我们估计的自旋间隙为32 K,并建议可能存在反对称DM各向异性和梯子间耦合J3。根据低能激发谱和基于ED和DMRG的数值计算,我们还对BiCu_2 PO_6在磁场中的物理性质进行了初步的描述。特别是,我们提出了一个丰富的一个和两个组件之间的相互作用Luttinger液相和磁化平台在1/2的饱和值的可能性。
2010-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Magnetization Plateaux by Reconstructed Quasi-spinons in a Frustrated Two-Leg Spin Ladder under a Magnetic Field
本文研究了在受抑自旋梯中由磁场引起的量子相变。利用密度矩阵重整化群方法,我们发现在强、弱两种不同的横档耦合情况下,存在磁相变和磁平台。在强梯级耦合下,由于阻挫,在1/3、1/2和2/3处发现三个磁化平台。这些可以用准自旋子的形式来理解,准自旋子是由梯级上的单重态和三重态自旋重构的。在1/2处的平台对应于准自旋子的价键固体,而在1/3和2/3处的平台可以与准自旋子的阵列如孤子晶格相关联。这与通常的三重子玻色-爱因斯坦凝聚图像不同。我们的结果将有助于理解BiCu $_2$ PO $_6$的磁化曲线。
2015-08-27 cond-mat.str-el
Spontaneous Magnon Decays
对量子反铁磁体中的自发磁振子衰变现象进行了理论综述。量子自旋系统中磁振子的内禀零温阻尼是一种有趣的多体效应,由于其在中子散射实验中的可能观测,近年来引起了人们的极大关注。介绍了磁振子相互作用理论,讨论了自发衰变的必要对称性和运动学条件。超流4He中非简谐声子和激发的衰变的各种相似性被广泛使用。三个主要的情况下,自发的磁振子衰变被认为是:场诱导的海森堡反铁磁体的衰变,螺旋反铁磁体的零场衰变,和量子无序磁体的三重子衰变。分析结果与可用的数值数据进行了比较,并简要讨论了用于实验观察衰变相关效应的前瞻性材料。
2013-01-26 cond-mat.str-el
Quantum paramagnetism and magnetization plateaus in a kagome-honeycomb Heisenberg antiferromagnet
利用三重子分析和量子MonteCarlo方法研究了蜂窝晶格上自旋为1/2的海森堡模型。该模型受Cu $_2$(pymca)$_3$(ClO $_4$)的启发,在形成可果美超晶格的三组不同的最近邻键上具有三种不同的反铁磁交换相互作用($J_A$、$J_B$、$J_C$)。虽然该模型是二分的和unfrustrated,它的量子相图被发现是占主导地位的量子顺磁相,最好描述为一个自旋能隙的六边形单态。奈耳反铁磁序只存在于$J_A=J_B=J_C$周围的一个小区域。由外部磁场产生的磁化强度在饱和值的1/3和2/3处呈现平台,或仅在1/3处呈现平台,或没有平台。值得注意的是,平台只存在于六边形单态相内的有界区域内。本研究对Cu $_2$(pymca)$_3$(ClO $_4$)的自旋能隙行为和磁化平台有了清晰的认识,并预测了2/3平台在压力下可能消失。
2021-07-12 cond-mat.str-el
Magnetic field induced topological nodal-lines in triplet excitations of frustrated antiferromagnet CaV$_4$O$_9$
在自旋为1/2的阻挫反铁磁模型的三重态色散带中发现了磁场诱导的多条非Dirac谱线。分别基于格片共振价键和二聚基态,采用格片和键算符方法,在最近和次最近邻海森堡相互作用下,得到了两种不同参数体系下的三重格片和键激发.在没有磁场的情况下,在元格激发中观察到一对具有明显拓扑特征的六重简并磁环。发现在磁场存在下,它们分裂成三对二重简并磁环。在另一参数区,在有磁场存在的情况下,系统在三重子色散带中存在各种形状的二重简并多重线。另外还确定了这两种体系的基态能和自旋能隙。这些谱线可望在阻挫反铁磁体CaV $_4$ O $_9$的中子散射实验中被探测到。
2020-08-01 cond-mat.str-el
Competing quantum paramagnetic ground states of the Heisenberg antiferromagnet on the star lattice
我们研究了二维星格子中海森堡反铁磁体的各种竞争顺磁基态。利用从粒子平均场论结合投影对称群分析,我们研究了该晶格上的各种自旋液体,包括手征自旋液体,自旋子费米面自旋液体,以及破坏晶格旋转对称性的双自旋液体.受大N SU(N)理论以及数值精确对角化研究的启发,我们还研究了这种晶格上的各种价键固体(VBS)态。基于Gutzwiller投影态的能量学研究,我们发现完全带隙的自旋液体态是该模型的最低能量自旋液体候选者。我们还发现,从能量学的研究,使用Gutzwiller投影波函数和键算符的方法,这种自旋液体是不稳定的两个不同的VBS状态-一个VBS状态,尊重所有的哈密顿对称性和VBS状态,表现出$\sqrt{3}\times\sqrt{3}$顺序-取决于两个不等价的键的晶格上的海森堡交换耦合的比例。我们计算的三重子色散在两个VBS状态内的键操作员的方法,并讨论我们的工作可能产生的影响,为未来的实验候选材料。
2009-11-13 cond-mat.str-el
Dimer XXZ Spin Ladders: Phase diagram and a Non-Trivial Antiferromagnetic Phase
研究了外场作用下二聚体$XXZ$自旋模型,在两个阶梯上,阶梯上有各向同性的海森堡相互作用,轨道上有各向异性的$XXZ$相互作用。采用解析和数值相结合的方法,建立了基态相图,研究了量子相变和富相的性质,包括全极化相、单重态二聚体相、Luttinger液体相、三重态固体相和带隙的非平凡反铁磁相.基于可解的有效哈密顿量的解析分析,提出了清晰的视图的相位和过渡。在有限系统上采用量子MonteCarlo和精确对角化方法来验证相变的精确性质。在所有的相,我们特别注意的缺口反铁磁相,这是一个非平凡的,表现出时间反演对称性。我们还讨论了如何在实验中检测到我们的发现,根据超冷原子技术的进步。
2013-12-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Two-particle decay and quantum criticality in dimerized antiferromagnets
在某些莫特绝缘二聚反铁磁体中,顺磁相的三重激发可以衰减到两粒子连续谱。当这种磁体经历量子相变进入磁有序状态时,这种耦合成为临界理论的一部分,前提是晶格有序波矢为零。一个微观例子是正方形晶格上的交错二聚体反铁磁物质,数值研究中已经报道了其与O(3)普适性的偏离。使用对称性参数和微观计算,我们表明,一个非平凡的立方项出现在相关的序参数量子场论,并评估其后果使用分析和数值方法相结合。我们还提出了有限温度量子蒙特卡罗数据的交错二聚体反铁磁体,补充最近发表的结果。这些数据可以用与标准O(3)普适类相同的临界指数来一致地解释,但对标度进行了非常大的修正。我们认为,临界三重子的两粒子衰变,虽然在两个空间维度无关,是负责的主要修正标度,由于其小的标度维度。
2011-01-19 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Quantum-critical and dynamical properties of the XXZ bilayer with long-range interactions
通过pCUT+MC方法研究长程XXZ双层模型,揭示了不同普适类及连续变化的临界指数,并提取了动力学临界指数,发现小衰减指数下z<1,符合反常戈德斯通模预期。
2025-01-22 cond-mat.str-el quant-ph
Heat transport of cuprate-based low-dimensional quantum magnets with strong exchange coupling
输运性质提供了重要的访问固体的准粒子,如准粒子密度,流动性和散射。热量的传输可以特别揭示,因为原则上,固体中所有类型的激发都可能起作用。声子和电子的热输运是很好理解的,但对磁激发的热输运知之甚少。然而,在过去的二十年里,磁热输运引起了越来越多的关注后,发现大的和不寻常的签名,它在低维量子磁性铜酸盐材料。今天,它构成了一个重要的探针,否则往往难以捉摸,拓扑准粒子在更广泛的一类量子磁体。本文综述了这一研究的实验基础,即铜酸盐材料中磁热输运的最新研究进展,这些材料具有典型的低维反铁磁$S=1/2$海森堡模型。这些包括,特别是,二维正方形晶格,一维自旋链和两条腿的阶梯自旋模型。它示出,如何研究热输运提供了直接访问的热占领和这些模型的范围从自旋-1自旋波和三重子激发到分数自旋-1/2自旋已经相当奇异的准粒子的散射。这些准粒子的显着的输运特性已经被揭示出来:自旋热输运通常是高效的,在某些情况下甚至是弹道的,与理论预测一致。
2019-03-21 cond-mat.str-el
Tunable topological phases in nanographene-based spin-1/2 alternating-exchange Heisenberg chains
本文通过表面合成构建基于纳米石墨烯的自旋-1/2交替交换海森堡链,利用扫描隧道显微镜实现原子尺度调控与探测,揭示了可调拓扑相及其边缘自旋简并度,为自旋量子器件发展提供了相位可控的多体平台。
2024-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Frustration-Breaking and Magnetophononic Driving of Singlet Excitations in a Quantum Magnet
本研究提出非线性磁声子机制,通过太赫兹脉冲相干驱动多个声子模式,打破SrCu$_2$(BO$_3$)$_2$的磁阻挫,实现单重态激发的超快选择性操控。
2023-06-17 cond-mat.str-el
Evidence for strong correlations at finite temperatures in the dimerized magnet Na$_2$Cu$_2$TeO$_6$
二聚磁体形成的交替海森堡链具有量子相干性和纠缠性,因此在量子信息和计算中具有潜在的应用。然而,磁系统通常在有限温度下经历热退相干。在这里,我们展示了非弹性中子散射的结果上的交替反铁磁-铁磁链化合物Na $_2$ Cu $_2$ TeO $_6$,激发准粒子可以对抗热退相干,并在高温下保持强关联。在低温下,我们观察到明确的分散单重-三重激发所产生的二聚体沿结晶$b$轴。激发间隙为$\sim$ 18 meV,带宽约为间隙的一半。带顶能量沿[100]方向具有弱调制,指示小的链间耦合。随着温度的升高,带隙增大,而带宽减小,从而导致三重子的可用相空间大大减小。结果,随着温度的升高,洛伦兹型能量展宽变得高度不对称。这些结果与一个强相关的状态所造成的硬核约束和准粒子相互作用。我们认为这些结果不仅证明了Na $_2$ Cu $_2$ TeO $_6$在有限温度下的强关联,而且证明了强关联态在广泛的量子磁系统中的普遍性.
2022-02-11 cond-mat.str-el
Thermodynamic properties of highly frustrated quantum spin ladders: influence of many-particle bound states
量子反铁磁体已经被证明是量子涨落效应的理论、数值和实验研究中最干净的实现。然而,在有限温度下,低维系统的受限相空间中的热涨落的附加效应受到的关注要少得多,特别是在受抑量子磁体中的情况,其中激发可能是复杂的集体(束缚或甚至分数)模式。我们调查这个问题,通过研究的热力学性质的挫折双腿S=1/2自旋阶梯,特别强调完全挫折的情况下。我们提出的数值计算结果的磁比热和磁化率,从精确对角化和量子蒙特卡罗研究,我们表明,即使在一个强烈受挫的系统,可以呈现免费的符号问题,使我们能够达到前所未有的大小L=200阶梯横档。我们发现,挫阻效应导致整个模型的全参数制度的热力学响应的非常规演变。然而,在接近一阶跃迁时,它们会导致温度标度的高度异常降低,而间隙中没有伴随的变化;比热在非常低的能量下显示出非常窄的峰值,磁化率在极低的温度下突然上升。不寻常的是,这两个量在参数空间的扩展区域上具有不同的间隙。我们表明,这些结果反映了大量的多粒子束缚态激发,其能量低于过渡区的一个三重子间隙的存在。
2016-04-27 cond-mat.str-el
Ground States and Dynamical Properties of $S>1/2$ Quantum Heisenberg Model on the 1/5-Depleted Square Lattice
研究了1/5耗尽正方晶格上的$S>1/2$反铁磁海森堡模型随格内耦合与格间耦合之比的变化.利用随机级数展开量子蒙特卡罗模拟,我们数值识别了三个量子相,包括二聚体相、Néel相和格构价键固相。我们还利用大尺度有限尺寸标度方法得到了精确的量子临界点,它们属于O(3)普适类.最重要的是,我们研究了不同相的动态自旋结构因子,这可以通过非弹性中子散射实验测量。低能激发可以解释为在二聚体相和格片价键固相中的三重子。而在Néel相,随着自旋幅度的增加,可以发现更突出的磁振子模式。此外,我们发现在较小的$S$,这可能是近退禁闭自旋激发的动力学签名更广泛的连续。
2022-04-13 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Designer spin models in tunable two-dimensional nanographene lattices
本文提出利用具有 $C_3$ 对称性的 $S=1/2$ 纳米石墨烯构建二维自旋晶格,通过调控竞争相互作用,预测了从价键晶体到 Néel 相的量子相变。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el