Exchange interactions, Jahn-Teller coupling, and multipole orders in pseudospin one-half $5\boldsymbol{d}^\mathbf{2}$ Mott insulators
本文发展了5种$d^2$过渡金属离子化合物的多极相互作用和有序化的微观理论。在立方环境中，5个$d^2$离子的基态是非Kramers $E_g$双重态，其是双态的，但具有四极矩和八极矩。我们得到赝自旋半哈密顿描述这些离子之间的各种自旋轨道交换过程。$t_{2g}$轨道的直接重叠导致与锰氧化物中$e_g$轨道类似的键依赖赝自旋相互作用。通过氧离子的超交换过程产生了新型的成对相互作用。在具有180个$^\circ$键的钙钛矿中，我们发现海森堡和$e_g$轨道罗盘耦合的几乎相等的混合。在具有共边八面体的化合物中，90 $^\circ$超交换是最不寻常的：尽管$E_g$波函数具有高度各向异性的形状，但赝自旋相互作用没有键依赖性，而是显示出隐藏的SU（2）对称性，这同样支持四极和八极序。我们考虑了各种晶格上的$E_g$赝自旋模型，并利用解析、经典蒙特卡罗和精确对角化方法得到了它们的基态性质。在蜂窝晶格上，我们观察到了扩展Kitaev模型的对偶性，并发现了四极和八极态完全简并的临界点。在三角晶格上，由于几何阻挫，实现了一个奇异的赝自旋态，对应于涡旋型四极和亚铁型八极的相干叠加。我们还考虑了Jahn-Teller耦合效应和晶格介导的$E_g$赝自旋之间的相互作用。最近的实验结果对双钙钛矿锇酸盐的可能影响进行了讨论，包括本地扭曲的赝自旋波函数和相互作用的影响。
2021-05-19 cond-mat.str-el
Magnetic polarons due to spin-length fluctuations in $\boldsymbol{d}^\mathbf{4}$ spin-orbit Mott systems
本文构建含$d^4$与$d^5$自由度的微观模型，用自洽Born近似研究Ca$_2$RuO$_4$中掺杂电子传播，发现振幅模式主导磁极化子形成。
2025-05-15 cond-mat.str-el
Vortices, skyrmions, and chirality waves in frustrated Mott insulators with a quenched periodic array of impurities
有限${\mathbf Q}$磁不稳定性在受抑磁体中相当普遍。当磁化率在通过晶格对称操作相关的多个${\mathbf Q}$矢量处最大化时，可以遵循诸如涡旋和skyrmion晶体的奇异磁有序。在这里，我们表明，一个周期性的阵列，可以实现通过电荷密度波排序，导致丰富的相图具有过多的手性磁相，特别是当有一个简单的关系之间的倒易矢量的杂质超晶格和磁性${\mathbf Q}$ -矢量。我们还研究了改变杂质浓度或干扰具有小猝灭随机性的杂质阵列的效果。简要讨论了杂质超晶格的其他实现方法。
2016-07-24 cond-mat.str-el
Emergent heavy fermion and superconductivity near Mott transition in twisted bilayer graphene
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
该研究提出转角双层石墨烯整数填充下的涌现重费米子统一框架，揭示其莫特转变的近藤屏蔽本质及反洪特耦合诱导的超导穹顶等现象。
2026-08-13 cond-mat.str-el
Tuning of the Ru$^{\mathbf{4+}}$ ground-state orbital population in the $\mathbf{4d^4}$ Mott insulator Ca$_2$RuO$_4$ achieved by La doping
用X射线吸收光谱（XAS）研究了Ca $_{2-x}$ La $_x$ RuO $_4$ [x=0，0.05（1），0.07（1）和0.12（1）]中Ru $^{4+}$离子的基态轨道占有率随入射光与晶体表面夹角的变化.的O 2 p状态探测在K边缘和Ru 4d轨道之间的杂交的最小模型被用来分析的XAS数据，允许空穴占据率$n_{xy}/n_{yz,zx}$被确定为掺杂和温度的函数。对于显示低温绝缘基态（$x\leq0.07$）的样品，发现$n_{xy}/n_{yz,zx}$随着掺杂的增加而显著增加。当x=0.12时，具有金属基态，XAS谱与温度无关，不能用最小杂化模型描述。为了理解电子结构在相图中演化的起源，我们基于Ru-O-Ru团簇的电子-电子关联、晶体场（$Δ$）和自旋-轨道耦合（$λ$）模型哈密顿量进行了理论计算.我们的Ru空穴占有率作为$Δ/λ$的函数的计算建立了$n_{xy}/n_{yz,zx}$的增强是由晶体场的显著变化驱动的，因为Ru O $_6$八面体的四角畸变随着La掺杂从压缩变为拉伸。它还表明，O 2 p和Ru 4d轨道的空穴占有率显示出相同的趋势作为$Δ/λ$的函数，从而验证了最小杂化模型。从本质上讲，我们的研究结果表明，主要的机制驱动出现的低温金属相在La掺杂的Ca $_2$ RuO $_4$是结构诱导的重新分配的t2 g轨道内的空穴，而不是自由载流子的注入…
2019-01-15 cond-mat.str-el
Magnetic Stability for the Hatree-Fock Ground State in Two Dimensional Rashba-Gauge Electronic Systems
利用标准多体格林函数方法研究了具有Rashba型耦合的二维相互作用电子系统的磁Hartree-Fock基态稳定性.外加电场$\mathbf{E}$通过局域规范型变换$\sim E_{j}\mathcal{A}_{j}(\mathbf{k})$进入哈密顿模型，其中$\mathcal{A}_{j}(\mathbf{k})$作为自旋规范矢量势。绘制了零温下平均自旋极化、费米能、电子密度和能带隙的相图。作为$\mathbf{E}$的函数的磁极化状态通过相对于平均$Z$ -自旋最小化Helmholtz能量泛函$\mathcal{F}$获得：$\langle\hatσ_{Z}\rangle$。我们发现，电场可以反转磁基态，而不像线性$\hat{\boldsymbolσ}\cdot(\mathbf{k\times E})$自旋-动量-场耦合的特征下降。
2019-04-08 cond-mat.str-el
Environment induced pre-thermalization in the Mott-Hubbard model
通过层次关联，我们研究了莫特绝缘体态下的强相互作用Fermi-哈伯德模型，并将其耦合到一个马尔可夫环境中，该环境对每个格点$μ$上的粒子数$\hat n_μ^\uparrow$和$\hat n_μ^\downarrow$进行持续监控.如所预期的，环境诱导虚部$γ$（即，衰减率）的准粒子频率$ω_{\mathbf{k}}\toω_{\mathbf{k}}-iγ$，并趋于减少晶格位置之间的相关性。令人惊讶的是，环境也将系统在中间时间尺度$\mathcal{O}(1/γ)$上的状态引导到非常类似于量子猝灭的预热化状态（即，突然接通跳频速率$J$）。完全热化通过局部现场加热发生，并且需要更长的时间。
2018-08-29 cond-mat.str-el quant-ph
Theoretical evidence of spin-orbital-entangled $J_{\mathbf{eff}}$=1/2 state in the 3$d$ transition metal oxide CuAl$_2$O$_4$
过渡金属氧化物表现出各种竞争相和奇异现象，这取决于它们对$d$轨道的富简并性的反应。大自旋轨道耦合（SOC）以独特的方式降低了这种简并性，为4 $d$和5 $d$过渡金属化合物提供了一个自旋轨道纠缠基态。特别是在层状铱酸盐和$α$-RuCl $_3$中出现了自旋-轨道纠缠的Kramers二重态，称为$J_{\mathbf{eff}}$ =1/2赝自旋，表现出相对论性的Mott绝缘相.然而，这种纠缠似乎在3 $d$过渡金属氧化物中几乎无法实现，其中SOC很小，轨道角动量很容易淬灭。从实验和理论证据，在这里，我们报告的CuAl $_2$ O $_4$尖晶石作为一个$J_{\mathbf{eff}}$ =1/2莫特绝缘体在3 $d$过渡金属化合物的第一个例子。在实验研究的基础上，包括立方CuAl $_2$ O $_4$单晶的合成，密度泛函理论和动力学平均场理论的计算表明，$J_{\mathbf{eff}}$ =1/2态在与轨道动量淬灭的$S$ =1/2态的竞争中幸存下来.探测未占据态的电子加成谱由$j_{\mathbf{eff}}$ =1/2空穴态很好地描述，而电子去除谱具有丰富的多重态结构。在CuAl $_2$ O $_4$中发现的完全相对论性实体提供了对未开发区域的新见解，其中自旋轨道纠缠的Kramers对与强电子相关共存。
2019-10-06 cond-mat.str-el
Magnetically induced polarization in centrosymmetric bonds
我们揭示了非共线磁序引起的电极化$\vec{P}$的微观起源。我们表明，在莫特绝缘体，这样的$\vec{P}$是由所有可能的组合的位置算符$\hat{\vec{r}}_{ij} = (\vec{r}_{ij}^{\, 0},\vec{\boldsymbol{r}}_{ij}^{\phantom{0}})$和转移积分$\hat{t}_{ij} = (t_{ij}^{0},\boldsymbol{t}_{ij}^{\phantom{0}})$的债券，其中$\vec{r}_{ij}^{\, 0}$和$t_{ij}^{0}$是自旋无关的贡献的基础上的Kramers双重态，而$\vec{\boldsymbol{r}}_{ij}^{\phantom{0}}$和$\boldsymbol{t}_{ij}^{\phantom{0}}$干完全从自旋轨道相互作用。其中，结合$t_{ij}^{0} \vec{\boldsymbol{r}}_{ij}^{\phantom{0}}$，它耦合到自旋电流，保持有限的中心对称键，从而产生有限的$\vec{P}$的情况下的非共线排列的自旋。由$\vec{\boldsymbol{r}}_{ij}^{\phantom{0}}$控制的磁电耦合的形式似乎是丰富的，并且不限于现象学定律$\vec{P} \sim \boldsymbolε_{ij} \times [\boldsy…
2021-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic vortex crystals in frustrated Mott insulator
量子涨落在高度受挫的量子磁体中变得特别相关，并可能导致新的物质状态。我们提供了一个简单而强大的方案，诱导磁涡旋晶体在阻挫莫特绝缘体。通过考虑一个具有六重简并低能模的能隙谱的量子顺磁体，研究了磁场诱导的这些模的凝聚。我们使用稀释气体近似来证明，过多的多$\mathbf{Q}$冷凝物是稳定的交换相互作用的不同组合。这个丰富的量子相图包括磁涡旋晶体，其通过对称交换各向异性进一步稳定。由于磁skyrmion和畴壁晶体已经被预测和实验观察，这种新的涡旋相完成了图片的涌现晶体的拓扑非平凡的自旋配置。
2014-02-26 cond-mat.str-el
Resonant X-ray scattering and the $j_{\mathrm{eff}}=1/2$ electronic ground state in iridate perovskites
研究了IrPDMATHABMM在自旋轨道Mott绝缘体$_{n+1}$ IrPDMATHABMP $_{3n+1}$（A=Sr，Ba，etc.）的计算使用单离子模型，该模型将自旋轨道和四重晶体场项在平等的基础上。发现自旋翻转通道中的RXMS和RIXS都显示出对磁矩方向的非平凡依赖性，$\boldsymbolμ$。至关重要的是，我们表明，在\emph{ab}平面的$\boldsymbolμ$，在L $_2$边缘的RXMS是零\emph{irrespective}的四重晶场;自旋翻转RIXS，相关的测量的磁振子，表现为零时，$\boldsymbolμ$在L $_2$是垂直于\emph{ab}平面。我们的研究结果提供了重要的见解，从虹彩的X射线数据的解释，包括$j_{\mathrm{eff}}=1/2$基态不能单独分配的基础上的L $_2$ /L $_3$强度比。
2013-08-01 cond-mat.str-el
Magnetic Fluctuations and the Spin-Orbit Interaction in Mott Insulating CoO
受到CoO中存在未淬灭轨道角动量的激励，Chalk River的一个团队，包括最近聘请的研究人员Roger Cowley，在经典的莫特绝缘体上进行了第一次非弹性中子散射实验[Sakurai $\textit{et al.}$ 1968 Phys. Rev. $\mathbf{167}$ 510]。尽管在区域边界识别了磁振子模式，但该团队无法使用传统的伪玻色子方法来参数化$T\rm{_{N}}$以下的低能磁激发光谱。再过40年，罗杰，现在在牛津大学，受到高$T_{c}$铜酸盐超导体的发现的激励[Bednorz & Muller 1986 Z.物理B $\mathbf{64}$ 189]，将作出另一次尝试，在参数化的磁激发光谱，以前提到他。当他回到首席运营官，罗杰发现一个系统卷入了争议，其一些最基本的参数仍然没有确定。面对如此艰巨的任务，罗杰在2010年初对CoO和磁稀释结构类似物MgO进行了一系列非弹性中子散射实验。这些实验将证明有助于测定CoO的单离子[Cowley $\textit{et al.}$ 2013 Phys. Rev. B $\mathbf{88}$ 205117]和协同磁性参数[Sarte $\textit{et al.}$ 2018 Phys. Rev. B $\mathbf{98}$ 024415]。这两组参数最终将用于自旋轨道激子模型[Sarte $\text…
2020-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pair-Density Wave from Doping an Altermagnetic Mott Insulator
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Kavli Institute for Theoretical Sciences and School of Quantum, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学量子科学学院与理论科学 Kavli 研究所）
研究通过大规模密度矩阵重整化群，在棋盘格t-J模型中研究掺杂反铁磁莫特绝缘体，绘制基态相图，发现从均匀d波超导到PDW态的转变及非常规波矢锁定，揭示对关联双尺度结构并分析，确定反铁磁性是有限动量超导的途径。
2026-08-13 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Integrable Model of a Superconductor with non-Fermi liquid and Mott Phases
Indiana University（印第安纳大学）；Instituto de Estructura de la Materia, IEM-CSIC（物质结构研究所，西班牙科学理事会）；Institute for Advanced Study（高等研究院）
该研究提出一个可积分的费米子配对模型，揭示了非费米液体和莫特相等新相结构，挑战传统费米液体理论。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Dissipative spin dynamics in hot quantum paramagnets
我们使用Krieg和Kopietz开发的量子自旋系统的泛函重整化方法[Phys. Rev. B $\mathbf{99}$，060403（R）（2019）]来计算量子海森堡磁体在无限温度下的自旋-自旋相关函数$G (\boldsymbol{k}, ω)$。对于小的波矢$\boldsymbol{k} $和频率$ω$，我们发现，$G ( \boldsymbol{k}, ω)$假设尺寸$d > 2$的扩散形式预测的流体力学。在三维空间中，我们的自旋扩散系数${\cal{D}}$的结果比以前基于短时膨胀外推的理论预测稍小，但仍比海森堡铁磁体Rb $_2$ CuBr $_4\cdot$ 2 H $_2$ O中${\cal{D}}$的高温测量值大。在减少的尺寸$d \leq 2$，我们发现超扩散的特点是由一个频率依赖的复杂的自旋扩散系数${\cal{D}} ( ω)$发散在$d=2$，并作为一个幂律${\cal{D}} ( ω) \propto ω^{-1/3}$在$d=1$。我们的结果在一维意味着标度与动力学指数$z =3/2$，在最近的计算可积自旋链。我们的方法不限于流体动力学制度，并允许我们计算的动态结构因子$S ( \boldsymbol{k} , ω)$的所有波矢量。我们展示了$S ( \boldsymbol{k}, ω)$在高温下的短波长行为如何反映竞争交换相互作用的相对符号和强度…
2021-07-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Spin-orbit driven magnetic insulating state with ${J}_{\mathrm{eff}}\mathbf{=}1/2$ character in a 4d oxide
5d铱酸盐不寻常的磁和电子基态已被证明是由内在增强的自旋轨道耦合（SOC）驱动的。在4d氧化物中产生明显的磁绝缘状态的可感知但减少的SOC的影响不太清楚，其中一个障碍是存在这样的化合物。在这里，我们提出的实验和理论结果Sr $_4$ RhO $_6$，揭示SOC占主导地位的行为。中子测量表明八面体是空间上分离和局部理想的，使电子基态容易受到SOC的改变。磁有序观察到类似的${J}_{\mathrm{eff}}\mathbf{=}1/2$莫特铱酸盐的类似结构。我们用密度泛函理论和X射线吸收光谱研究了SOC在该体系中的潜在作用，发现了具有${J}_{\mathrm{eff}}\mathbf{=}1/2$特征的磁绝缘基态。
2015-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
