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arXiv 2212.03318cond-mat.str-el
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LiCu$_2$O$_2$中CuO$_2$链超交换相互作用的测定

Determination of superexchange interactions for the CuO$_2$ chains in LiCu$_2$O$_2$

N. Aucar Boidi, Christian Helman, Y. Núñez-Fernández, K. Hallberg, A. A. Aligia

AI总结:

本研究通过第一性原理计算推导五带Hubbard模型,结合多种方法简化为含最近邻和次近邻相互作用的低能有效Heisenberg模型,测定LiCu$_2$O$_2$中CuO$_2$链的超交换相互作用,验证了其与实验螺旋磁基态的一致性及与铁电性的关联。

摘要:

我们从第一性原理计算出发,推导了一个五带Hubbard模型来描述LiCu$_2$O$_2$的CuO$_2$链。结合微扰理论、精确对角化计算和密度矩阵重整化群(Density Matrix Renormalization Group)结果,该模型被进一步简化为包含最近邻(NN)$J_1$和次近邻(NNN)$J_2$相互作用的低能有效Heisenberg模型。对于实际参数,我们得到了这些相互作用的对应值。所得有效模型与实验观测到的螺旋磁基态一致。利用对称性论证,螺旋态是该体系中观测到的铁电性的充分条件。

英文摘要:

Starting from \textit{ab-initio} calculations, we derive a five-band Hubbard model to describe the CuO$_2$ chains of LiCu$_2$O$_2$. This model is further simplified to a low-energy effective Heisenberg model with nearest-neighbor (NN) $J_1$, and next-nearest-neighbor (NNN) $J_2$ interactions, combining perturbation theory, exact diagonalization calculations and Density Matrix Renormalization Group results. For realistic parameters we find the corresponding values of these interactions. The obtained effective model is consistent with a spiral-magnetic ground state as experimentally observed. Using symmetry arguments, the spiral state is a sufficient condition for the ferroelectricity observed in the system.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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