二维阻挫自旋液体材料基态性质的大规模密度矩阵重整化群研究

基本信息
批准号:11874078
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:龚寿书
学科分类:
依托单位:北京航空航天大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈斌斌,李涵,张洁
关键词:
无序二维阻挫磁性材料自旋液体态密度矩阵重整化群
结项摘要

Quantum spin liquid is a novel quantum state of matter found in frustrated antiferromagnets, which does not show any magnetic order or lattice crystal order even at zero temperature because of strong quantum fluctuations. Spin liquid states possess massive quantum entanglement and exotic fractionalized excitations. Such states have been considered to play important roles for understanding strongly correlated systems such as high-temperature superconductors, as well as for realizing topological quantum computation. In the past years, extensive research has been focused on the kagome material herbertsmithite and the spin-1/2 kagome Heisenberg model, which shows very strong geometric frustration. Recently, spin-liquid-like behaviors have also been observed in experiment for several materials with other geometric structures, including the Kitaev honeycomb material RuCl3, the triangular material YbMgGaO4, YbZnGaO4, and the double-layer kagome material Ca10Cr7O28. Besides the extensively studied frustration effects, new mechanisms including spin-orbital coupling, layer coupling, magnetic field, and disorder may play important roles for realizing the spin liquid physics in these materials. In this project, we plan to implement the large-scale density matrix renormalization group to study the ground-state properties of these new materials, including the static and dynamic properties. We would focus on the interplay between frustration and the effects of spin-orbital coupling, layer coupling, magnetic field, or disorder, as well as their affections on the possible spin liquid states in these materials. Furthermore, we would also compare theoretical results with experimental data, looking for the physical mechanisms that drive the spin liquid physics in the materials. Our project would not only help to understand the low-temperature properties of the new spin-liquid-like materials, but also shed more light on how to realize spin liquid states in real materials.

自旋液体是阻挫磁性系统里发现的新奇量子物态。在阻挫和量子涨落的作用下,自旋液体表现出无序行为。自旋液体有很强的量子纠缠和奇异的分数激发,对于理解相关强关联系统和实现拓扑量子计算有重要意义。该领域过去的研究主要集中在高阻挫的kagome系统。最近,几类具有其他结构的新型材料也表现出类似自旋液体行为,包括Kitaev honeycomb材料RuCl3,三角格子材料YbMgGaO4和双层kagome材料Ca10Cr7O28。除了研究较多的阻挫效应,自旋轨道耦合,层间耦合,无序等因素在这些材料里可能起到重要作用。本项目将采用大规模密度矩阵重整化群方法研究这几类材料的基态性质。重点研究自旋轨道耦合,层间耦合,磁场,以及无序对形成自旋液体的影响;同时将结合实验结果分析材料出现类似自旋液体行为的物理机制。本项目不仅有助于理解这些材料的低温物理性质,也能让我们对于如何形成自旋液体有更广泛深刻的认识。

项目摘要

该项目拟针对量子自旋液体研究中几类具有一定重要研究意义的微观自旋模型开展大尺度密度矩阵重整化群计算,期望对相关的理论研究和进一步实验研究提供参考和新的思路。主要研究内容包括:1. Kitaev家族模型在磁场下的自旋液体性质的理论研究;2. 二维阻挫系统中无序所诱导的新奇物态;3. 自旋1/2的正方格子和三角格子阻挫系统中的自旋液体态;4. 自旋1的正方格子系统中的向列序和自旋液体态;5. 发展计算基态性质的张量重整化群方法;6. 掺杂自旋液体态。重要结果包括发现和描述了Kitaev家族模型在外磁场下的自旋液体中间相;首次在二维阻挫海森堡模型中发现无序诱导的类似于一维无序系统中random singlet态的新奇物态;通过张量重整化群计算在大尺度上刻画了正方格子海森堡模型中的无能隙自旋液体相,指出该自旋液体相可能与其附近的解禁闭量子临界行为存在潜在关系;发现了三角格子系统中由电荷涨落导致的手征自旋液体相,描述了三角格子海森堡模型新奇的热力学行为;发现了自旋S=1系统中的自旋液体并刻画了系统中的向列序,首次在微观模型中发现了拓扑序与传统磁有序的共存;在大尺度计算中确认了掺杂正方晶格上的莫特绝缘体可以得到稳定的d波超导态。这些结果对于理解基本磁性系统的物理性质和寻找自旋液体具有一定的推动作用。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
3

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
4

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
5

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021

龚寿书的其他基金

相似国自然基金

1

S = 1/2的J1-J2阻挫自旋链材料的基态和量子相变研究

批准号:11404316
批准年份:2014
负责人:刘旭光
学科分类:A2009
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

应用密度矩阵重整化群方法研究碳纳米管物性

批准号:10447142
批准年份:2004
负责人:何春山
学科分类:A2014
资助金额:2.00
项目类别:专项基金项目
3

自旋阻挫材料的强磁场物性研究

批准号:U1832209
批准年份:2018
负责人:孙学峰
学科分类:A3205
资助金额:256.00
项目类别:联合基金项目
4

量子自旋阻挫体系的自旋液体、量子相变与自旋轨道耦合效应研究

批准号:11574200
批准年份:2015
负责人:王孝群
学科分类:A2009
资助金额:62.00
项目类别:面上项目