Disorder and quantum criticality in itinerant antiferromagnets
Final Report Abstract
Die Aufgabenstellung des Projektes war die Untersuchung von Unordnungseffekten in itineranten quantenkritischen Antiferromagneten. Metallische Systeme in der Nähe eines quantenkritischen Punktes verhalten sich in vielerlei Hinsicht unkonventionell. Das Wechselspiel von kritischen Ordnungsparameterfluktuationen und Teilchen-Loch Anregungen der Fermifläche ist ein wichtiges ungelöstes Problem. Wesentliche Resultate dieses Projekts basieren auf der Berücksichtigung von bislang stets ignorierten Energiefluktuationen. Diese Fluktuationen sind zwar auf den ersten Blick weniger singulär als die eigentlichen Ordnungsparameterfluktuationen, sie koppeln allerdings an Zustände auf der gesamten Fermifläche. Es ergeben sich dann neuartige Lösungen von Selbstkonsistenzgleichungen bei starken Wechselwirkungen. Dies führte zum Konzept der singulären Quasiteilchen und schließlich zu einer expliziten Skalentheorie von itineranten Antiferromagneten, die zahlreiche Experimente in Schwerfermionensystemen erklären kann. Des Weiteren koppeln Energiefluktuationen stark an Dichtefluktuationen ungeordneter Metalle an. Daraus ergibt sich eine unerwartete Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit. Dieses Resultat geht über die übliche Boltzmannsche Transporttheorie hinaus und zeigt deutlich die wichtige Rolle von Quantenfluktuationen im elektrischen Transport. Ein weiterer wichtiger Aspekt unserer Untersuchungen ist, dass der entwickelte Formalismus auch auf andere Probleme stark wechselwirkender Systeme angewandt werden kann. Als Beispiel konnte das komplexe Verhalten von Weyl-Halbmetallen in der Nähe von topologischen Phasenübergängen im Detail analysiert und gelöst werden.
Publications
- Strong-coupling theory of heavy-fermion criticality, Phys. Rev. B 90, 045105 (2014)
E. Abrahams, J. Schmalian, and P. Wölfle
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.045105) - Topological superconductivity and unconventional pairing in oxide interfaces, Nat. Commun. 6, 6005 (2015)
M. S. Scheurer, J. Schmalian
(See online at https://doi.org/10.1103/10.1038/ncomms7005) - Interference of quantum critical excitations and soft diffusive modes in a disordered antiferromagnetic metal, Phys. Rev. B 93, 045128 (2016)
P. Weiß, B. N. Narozhny, J. Schmalian, P. Wölfle
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.045128) - Emergent non-Fermi liquid at the quantum critical point of a topological phase transition in two dimensions, Phys. Rev. Lett. 116, 076803 (2016)
H. Isobe, B.-J. Yang, A. Chubukov, J. Schmalian, and N. Nagaosa
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.076803)
