Stark korrelierte Quantenspinflüssigkeit

Marion Mozart April 7, 2016 S 0 0
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Stark korrelierte Quantenspinflüssigkeit ist eine spezifische Realisierung eines möglichen Quanten-Spin-Flüssigkeit, die eine neue Art von stark korrelierten elektrischen Isolator, die Eigenschaften der Schwere-Fermionen-Metallen mit einer Ausnahme besitzt: es den Fluss der elektrischen Ladung widersteht. Bei niedrigen Temperaturen T die spezifische Wärme eines solchen Isolators ist proportional zu T, wobei n kleiner oder gleich 1 aber nicht n = 3, wie es sich in dem Fall eines herkömmlichen Isolator sein, wenn die Wärmekapazität proportional zu T. Wenn ein Magnetfeld B an SCI angelegt die spezifische Wärme hängt stark von B, im Gegensatz zu herkömmlichen Isolatoren. Es gibt ein paar Kandidaten der SCI; vielversprechendste unter ihnen ist Herbertsmithit, die ein Mineral mit der chemischen Struktur ZnCu36Cl2 ist.

Spezifische Eigenschaften

Exotische SCQSL sind mit solchen hypothetischen Teilchen als fermionischen Spinonen Durchführung Spin 1/2 und keine Ladung gebildet. Die experimentellen Untersuchungen von Herbertsmithit ZnCu36Cl2 Einkristall haben keine Hinweise auf Langstrecken magnetische Ordnung oder Schleuder Gefrierpunkt anzeigt, dass Herbertsmithit ist der vielversprechende System SCQSL untersuchen gefunden. Die Ebenen der Cu-Ionen können als zweidimensionale Schichten mit vernachlässigbarer magnetischer Wechselwirkungen entlang der dritten Dimension betrachtet werden. Experimente haben weder große Reichweite magnetische Ordnung noch glasigen Spin Einfrieren bis Temperatur 50 mK machen Herbertsmithit der beste Kandidat für QSL Verwirklichung gefunden. Frustration eines einfachen kagome Gitter führt zu topologisch geschützte flache Bänder dispersions. In diesem Fall Fermion Kondensation kann Quantenphasenübergang als quantenkritischen Punkt der Herbertsmithit berücksichtigt werden. FCQPT schafft SCQSL der chargeless Fermionen mit Spin = 2.1 Besetzung der entsprechenden Fermi-Kugel mit einer endlichen Fermi-Impuls besteht. Thermodynamische und Entspannung Eigenschaften Herbertsmithit sind ähnlich denen der Schwere-Fermionen-Metallen und zweidimensionalen er. Die Hauptmerkmale der Ergebnisse sind die Präsenz in Herbertsmithit von Spin-Ladungstrennung und SCQSL mit Wanderspinonen gebildet. Herbertsmithit stellt ein faszinierendes Beispiel für SCI, wo Partikel-Spinonen, nicht vorhandene als frei, ersetzen die ursprünglichen Partikel in der Hamilton-Operator erscheinen und die thermodynamischen und Erholungseigenschaften bei niedrigen Temperaturen zu definieren. Aufgrund der Spin-Ladungstrennung, Wärmetransport, thermodynamischen und Entspannungseigenschaften bei niedrigen Temperaturen von der SCI Herbertsmithit sind ähnlich denen von Schwermetallen fermion anstatt von Isolatoren.

Fermion Kondensationsquantenphasenübergang

Die experimentellen Fakten Schwere-Fermionen-Metallen gesammelt und zweidimensionale er nachweisen, dass die Quasiteilchen effektive Masse M * ist sehr groß, oder sogar divergiert. Fermion Kondensationsquantenphasenübergang bewahrt Quasiteilchen und wird direkt an die unbegrenzte Wachstum der effektiven Masse M * zusammen. In der Nähe FCQPT startet M * auf der Temperatur T, der Dichte x, Magnetfeld B und andere externe Parameter wie Druck P usw. Im Gegensatz zu dem Landau Paradigma auf der Grundlage der Annahme abhängig, dass die effektive Masse konstant ist, in der Theorie die FCQPT effektive Masse der neuen Quasiteilchen hängt stark von T, x, B usw. Daher zustimmen / werden mit den zahlreichen experimentellen Tatsachen zu erklären, muss verlängert Quasiteilchen Paradigma FCQPT eingeführt werden. Der wichtigste Punkt hier ist, dass die wohldefinierte Quasiteilchen bestimmen die thermodynamischen, Entspannung, Skalierung und Transporteigenschaften stark korrelierter Fermi-Systeme und M * wird eine Funktion von T, X, B, P, etc. Die Daten für sehr unterschiedliche gesammelt stark korreliert Fermi-Systeme zu demonstrieren universellen Skalierungsverhalten; mit anderen Worten: verschiedene Materialien mit stark korrelierten Fermionen unerwartet entpuppen einheitlich zu sein.

Bezeichnung in den Versuchen

Quantum-Spinnflüssigkeit - der neue Zustand der Materie - in Herbertsmithit, ZnCu36Cl2 realisiert. Magnetische Reaktion dieses Materials Displays Skalierung Verhältnis sowohl in der Groß ac Empfindlichkeit und der geringen Energie dynamischen Empfindlichkeit, mit der Niedertemperaturwärmekapazität stark abhängig vom Magnetfeld. Diese Skalierung wird in bestimmten Quantenantiferromagneten und Schwere-Fermionen Metallen als Signatur der Nähe zu einem Quanten kritischen Punkt zu sehen. Die Niedertemperatur spezifische Wärme folgt der linearen Temperaturabhängigkeit. Diese Ergebnisse legen nahe, dass ein SCQSL Zustand mit im wesentlichen lückenlose Anregungen in Herbertsmithit realisiert.

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