Töltés, spin és pálya szabadsági fokokkal rendelkező frusztrált elektronrendszerek egzotikus fázisai és gerjesztései
Angol cím
Exotic phases and exccitation in frustrated electron systems with charge, spin and orbital degress of freedom
zsűri
Fizika 1
Kutatóhely
Elméleti Szilárdtestfizikai Osztály (MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet)
résztvevők
Fazekas Patrik Radnóczi Katalin Romhányi Judit
projekt kezdete
2005-01-01
projekt vége
2008-06-30
aktuális összeg (MFt)
8.700
FTE (kutatóév egyenérték)
3.21
állapot
lezárult projekt
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Erősen frusztrált töltés- és spin-rendszereket vizsgáltunk piroklór rácson, melyekben az alapállapot makroszkopikusan elfajult. Valamint a másodlagos kölcsönhatások szerepét ezen elfajulás feloldásában.
- Meghatároztuk egy korrelált elektronrendszer fázisdiagramját planáris piroklór rácson. Negyed-betöltésnél az alapállapot rezonáló szinglett kristály. Dópolás hatására szupravezetővé válik.
- Megmutattuk, hogy a kvantum-dimer modellben gyémántrácson (ill. korrelált spinnélküli-fermion modellben piroklór rácson) résnélküli folyadék állapot jön létre véges paramétertartományban.
- A króm-spinelekben észlelt feles mágnesezettségi plató megértéséhez vezethet a klasszikus bilineáris-bikvadratikus Heisenberg-modell tanulmányozása piroklór rácson. Megvizsgáltuk a plató stabilitásának feltételeit. Monte-Carlo szimuláció segítségével feltérképeztük a modell fázisdiagramját a hőmérséklet és mágneses tér függvényében, valamint felvázoltuk a mágnesezettség és szuceptibilitás hőmérsékletfüggését.
Egymással versengő kölcsönhatások is vezethetnek frusztrációhoz:
- Feltérképeztük a bilineáris-bikvadratikus egyes-spinű háromszögrács Heisenberg-modell fázisdiagramját mágneses térben, különös tekintettel a kvadrupoláris fázisokra és azok gerjesztéseire.
- Megmutattuk, hogy a Dzjaloshinskij–Moriya kölcsönhatás lényegesen megváltoztatja a feles-spinű Heisenberg létrák fázisdiagramját mágneses térben.
kutatási eredmények (angolul)
We studied highly frustrated charge and spin pyrochlore systems, where the ground state is macroscopically degenerate, and the effects of secondary interactions in lifting this degeneracy:
- We determined the phase diagram of a correlated electronic model on the planar pyrochlore lattice. At quarter filling the ground state is a resonating singlet-pair crystal. Upon doping, we found an extended window for superconducting pairing.
- We have shown that the quantum dimer model on diamond lattice (i.e. correlated spinless fermion problem on the pyrochlore lattice) can support a gapless liquid state in a finite parameter range.
- The classical bilinear-biquadratic Heisenberg model on pyrochlore lattice is a good starting point to understand the half-magnetization plateau in chromium spinels. We have deduced the criteria for a stable plateau. Monte-Carlo simulation revealed the finite-temperature phase diagram in magnetic field, and the temperature dependence of the magnetization and susceptibility.
Frustration can also be introduced by competition between different interaction terms:
-We have mapped out the phase diagram of the spin-one bilinear-biquadratic Heisenberg model on the triangular lattice in a magnetic field, with emphasis on the quadrupolar phases and their excitations.
-We show that Dzyaloshinskii-Moriya interactions can substantially modify the phase diagram of spin-1/2 Heisenberg ladders in a magnetic field.
Carmelo JMP; Guinea F; Penc K;Sacramento PD: Application of the pseudofermion dynamical theory to the properties of quasi-1D compounds, Physica B 359: 1427, 2005
Motome Y; Tsunetsugu H; Hikihara T; Shannon N; Penc K: Interplay among Spin, Orbital and Lattice Degrees of Freedom in t2g Electron Systems with Edge-Sharing Network of Octahedra, Progress of Theoretical Physics Supplement No. 159: 314, 2005
Carmelo JMP; Penc K; Bozi D: Finite-energy spectral-weight distributions of a 1D correlated metal, Nuclear Physics B 725: 421, 2005
Shannon N; Ueda H; Motome Y; Penc K; Shiba H; Takagi H: Half-magnetization plateaux in Cr spinels, Journal of Physics: Conference Series 51: 31-38, 2006
Carmelo JMP; Martelo LM; Penc K: The Low-Energy Limiting Behavior of the Pseudofermion Dynamical Theory, Nuclear Physics B 737: 237-260, 2006
Carmelo JMP; Penc K: General spectral function expressions of a 1D correlated model, Eur. Phys. J. 51: 477-499, 2006
Carmelo JMP; Penc K; Sacramento PD; Sing M; Claessen R: The Hubbard model description of the TCNQ related singular features in photoemission of TTF-TCNQ, J. Phys.: Condens. Matter 18: 5191-5212, 2006
Carmelo JMP; Penc K: Correlation-function asymptotic expansions: Universality of prefactors of the one-dimensional Hubbard model, Phys. Rev. B 73, 113112/1-4, 2006
Mila F; Vernay F; Ralko A; Becca F; Fazekas P; Penc K: The emergence of Resonating Valence Bond physics in spin-orbital models, J. Phys. Cond. Matt. 19: 145201/1-9, 2007
Bozi D; Carmelo JMP; Penc K, Sacramento PD: The TTF finite-energy spectral features in photoemission of TTF-TCNQ: the Hubbard-chain description, J. Phys.: Condens. Matter 20: 022205/1-5, 2008
Carmelo JMP; Bozi D; Penc K: Dynamical Functions of a 1D Correlated Quantum Liquid, acepted for publication in J. Phys.: Condens. Matter, arXiv:0808.3001, 2008
Motome Y; Penc K; Shannon N: Monte Carlo study of half-magnetization plateau and magnetic phase diagram in pyrochlore antiferromagnetic Heisenberg model, J. Magn. Magn. Mater. 300: 57-61, 2006
Fazekas P; Kiss A; Radnoczi K: Sequence of multipolar transitions: Scenarios for URu2Si2, Progr. Theor. Phys. Suppl. (160): 114-133, 2005
Läuchli A;Mila F; K. Penc: Quadrupolar Phases of the S=1 Bilinear-Biquadratic Heisenberg Model on the Triangular Lattice, Phys. Rev. Lett. 97: 087205/1-4, 2006
D. Poilblanc, K. Penc, N. Shannon: Doped singlet-pair crystal in the Hubbard model on the checkerboard lattice, Phys. Rev. B 75, 220503(R)/1-4, 2007
K. Penc, J.-B. Fouet, S. Miyahara, O. Tchernyshyov, F. Mila: Ising phases of Heisenberg ladders in a magnetic field, Phys. Rev. Lett. 99: 117201/1-4, 2007
Penc K; Shannon N; Motome Y; Shiba H: Symmetry considerations on the magnetization process of the Heisenberg model on the pyrochlore lattice, J. Phys.: Condens. Matter 19: 145267/1-9, 2007
