物理学院教师王艳成的研究成果在Physical Review Letters上发表

发布者:刘勇发布时间:2018-09-05浏览次数:73

近日,我校物理学院王艳成博士第一作者在物理学国际期刊Physical Review Letters上发表题为Quantum Spin Liquid with Even Ising Gauge Field Structure on Kagome Lattice的论文(Physical Review Letters 121, 057202 (2018))。

量子自旋液体是一种即使在零温下也不会发生对称性自发破缺的量子物质形态。其基本概念最早由诺贝尔获得者P.W. Anderson在1973年提出。之后,人们尝试利用自旋液体来解释高温超导的现象。近年来,随着实验上大量阻挫量子自旋材料的出现,找到具有自旋液体基态的材料变得越来越有可能。从实验和理论两个方面,量子自旋液体已成为凝聚态物理学量子多体问题研究的一个热点方向。

王艳成博士和其合作者中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心的孟子杨副研究员、重庆大学的张学锋研究员、德国马普所的Frank Pollmann教授和耶鲁大学的程蒙助理教授等组成的研究团队,利用大规模的量子蒙特卡洛数值方法对基于BFG模型的阻挫磁性系统在1/6平均磁矩下的情况展开了细致的研究,给出了该模型的详细相图,从理论和数值上证实存在一种新的超越Lieb-Schultz-Mattis-Oshikawa-Hastings(LSMOH) 理论框架的量子自旋液体,其性质可用偶数伊辛规范场理论描述。他们的计算发现,该量子自旋液体到铁磁序的相变行为属于自旋子(spinon)凝聚有关的一类特殊的三维相变普适类。他们的结果,扩展了Kagome晶格上可能存在的量子自旋液体基态的范围,而且这种超越LSMOH理论预言的量子自旋液体,其通往其他对称性破缺相的相变过程,对应于新型分数化任意子(anyon)凝聚,扩展了人们对于任意子凝聚行为的理解。

图1(a)Kagome晶格以及不同格点间的自旋相互作用;(b)Kagome晶的倒格矢及其第一布里渊区;(c)扩展BFG模型在1/6平均磁矩下的相图:ST(staggered solid):交错固体相,SS(stripped solid):条纹固体相, FM (ferromagnet):铁磁相, SL(quantum spin liquid):量子自旋液体相。

图2 (a)自旋刚度(spin stiffness)在自旋液体(SL)到铁磁序(FM)相变点附近的数据跌落,其中,临界指数是三维普适类的临界指数。(b)等时自旋-自旋关联函数随距离的变化关系。

  

新闻来源:物理学院 王艳成摄影:责任编辑:李秀审核:刘尊旭

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