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

Novel physical properties of high Tc superconductivity, collossal magneto-resistant, multi-ferro and giant thermal-electric correlated materials highly reply on the complex of the couplings among electron, spin and orbital degrees and the diversification of the crystal structures. Quantum magnetism is the foundation of interpreting those correlated systems, and its scientific significance becomes more and more important so that it has been one of major frontier in condensed matter physics for several decades. This project studies the ground state properties and low energy excitations of the trangle and honeycomb spin frustrated systems by using exact diagonalization and density matrix renormalization group method. We seek novel quantum effects closely related to both geometrically topological structures and spin-orbital coupling, including spin liquid, quantum entanglement and orbital ordering, to establish the corresponding phase diagrams and to study mechanisms of those novel properties. In meanwhile, we will closely exchange and even collaborate with experimental physicists in ultra-cold atom community and material growth. In addition, we will establish some international collaborations by the support of this project.

高温超导、庞磁阻、多铁性、巨热电等关联电子材料的奇异物性与电子的电荷、自旋和轨道之间耦合的复杂性和晶体结构的多样性密切相关，量子磁性是理解这些关联体系的重要基础，其本身科学性也随着学科交叉变得越来越重要，一直是凝聚态物理的重要前沿方向之一。本项目将运用严格对角化和密度矩阵重正化群方法，研究triangle、Kagome 和honeycomb格子等自旋阻挫系统的基态和激发态的性质，寻找与几何拓扑结构或自旋轨道耦合密切相关的新奇量子效应及其机理，包括自旋液体行为、量子纠缠和轨道序，建立这些体系量子相变的相图，研究其机理。与此同时，一方面，与超冷原子体系的人员交流合作，实现所发现的新奇量子效应和自旋液体行为，另一方面，与材料生长和磁性表征及磁性输运方面的人员交流，建议新的自旋阻挫材料体系探索。此外，通过此项目，建立国际交流合作，并培养2-3名博士研究生。

高温超导、庞磁阻、多铁性、巨热电等关联电子材料的奇异物性与电子的电荷、自旋和轨 道之间耦合的复杂性和晶体结构的多样性密切相关，量子磁性是理解这些关联体系的重要基础 ，其本身科学性也随着学科交叉变得越来越重要，一直是凝聚态物理的重要前沿方向之一。本 项目将运用严格对角化和密度矩阵重正化群方法，研究triangle、Kagome 和honeycomb格子等 自旋阻挫系统的基态和激发态的性质，寻找与几何拓扑结构或自旋轨道耦合密切相关的新奇量 子效应及其机理，包括自旋液体行为、量子纠缠和轨道序，建立这些体系量子相变的相图，研 究其机理。与此同时，一方面，与超冷原子体系的人员交流合作，实现所发现的新奇量子效应 和自旋液体行为，另一方面，与材料生长和磁性表征及磁性输运方面的人员交流，建议新的自 旋阻挫材料体系探索。此外，通过此项目，建立国际交流合作，并培养2-3名博士研究生。