Wechselwirkende Spinwellen in zweidimensionalen Quantenantiferromagneten

• Antragsteller: Professor Dr. Kai Phillip Schmidt; Professor Dr. Götz S. Uhrig
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434439878

Dieses Projekt baut auf den Fortschritten bei der Methode der nicht-perturbativen kontinuierlichen Ähnlichkeitstransformationen (CSTs) im Impulsraum auf, die ein quantitatives Verständnis der magnetischen Anregungen und ihrer dynamischen Korrelationen des paradigmatischen Heisenberg-Modells auf dem Quadratgitter sowie die Erkenntnisse ermöglichen, die in der ersten Förderperiode durch die Untersuchung verschiedener Erweiterungen wie des XXZ-Modells, des Heisenberg-Zweischichters und des frustrierte J1-J2-Modells gewonnen wurden. Die CST bildet das stark korrelierte Quanten-Vielteilchenproblem auf ein effektives Modell ab, das die Anzahl der Spinwellen mit starken gegenseitig anziehenden Wechselwirkungen erhält. Hier erweitern wir unsere Untersuchung entlang zweier Stränge: Der erste Strang besteht in der Anwendung des CST-Ansatzes auf weitere interessante Modelle, die aktuell intensiv sowohl experimentell als auch theoretisch untersucht werden. Dazu gehören das Heisenberg-Modell auf dem Bienenwaben- und Dreiecksgitter, für die Magnondispersionen und Rotonminima bestimmt werden sollen, sowie altermagnetische Systeme, bei denen wir neben den Dispersionen an den Magnon-Magnon-Wechselwirkungen interessiert sind, da diese für die nachfolgende Berechnung der wichtigen Transporteigenschaften von großer Bedeutung sind. Der zweite Strang geht von der Beobachtung aus der ersten Förderperiode aus, dass die CST nicht optimal geeignet ist, um Quantenphasenübergänge von der langreichweitig geordneten Phase zu ungeordneten Phasen hin zu beschreiben. Daher wollen wir nun den gegengesetzten Ausgangspunkt nutzen und annehmen, dass diese Quantenphasenübergänge durch Spinon-Deconfinement getrieben sind. Unser Ziel ist es, effektive Hamiltonoperatoren für den Heisenberg-Zweischichter und das frustrierte J1-J2-Modell formuliert in Schwingerbosonen abzuleiten. Im Erfolgsfall stellt das einen wesentlichen Durchbruch in der Beschreibung nichttrivialer Quantenantiferromagnete mit quantenkritischen Punkten dar. Dann wollen wir weiterhin das J-Q-Modell untersuchen, das einen exotischen quantenkritischen Punkt aufweist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen