Explorations of novel Nambu-Goldstone modes in quasiperiodic magnets

准周期磁体中新型南部-戈德斯通模式的探索

基本信息

批准号：
22K03502
负责人：
山本昌司
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

２次元Penrose（P）及びAmmann-Beenker（AB）格子上の反強磁性体について，Raman散乱スペクトルの解析を行った。磁性体のRaman応答理論としては，半充填単バンドHubbard模型から出発するLoudon-Fleury（LF）の強相関２次摂動機構が標準的であるが，ここでは，Shastry-Shraiman（SS）の４次摂動機構まで考える。P格子，AB格子ともに，２マグノン（2M）媒介２次過程ではE_2モードのみRaman活性，４マグノン（4M）媒介４次過程でA_1, A_2モードが加えてRaman活性となる。A_1は４スピン・リング交換，A_2は３スピン・カイラル相関をそれぞれ検出するもので，主としてHeisenberg対スピン相関が駆動するE_2モードに比べて，より高い興味を喚起する。本研究の１つ目の成果として，２次元準周期格子一般に，すなわち，２，３，４，６以外の回転対称性をもつ２次元（必然的に準周期）格子反強磁性体一般に，A_2は超LF機構により必ずRaman活性化することを解明した。理論・計算物理学における収穫として，計算手法についても触れる。Green関数（GF）による摂動繰り込み計算に加えて，配位間相互作用（CI）法によるRamanスペクトル計算も行った。２粒子GF繰り込みはBethe-Salpeter方程式，３粒子GF繰り込みも類似の梯子ダイアグラム近似で繰り込み可能であるが，SS機構で主役となる４粒子GFの汎用的繰り込み方程式は確率していない。そこで4M-GFについては3+1ないし2+2と低次GFに分解して計算を行う。これに対してCI法は，4M散乱を分解せず取り入れて対角化することが可能で，多マグノン散乱媒介のRamanスペクトルをより高い精度で再現できることを，少数スピン・クラスタのLanczos計算と比較して実演証明した。

我们分析了二维彭罗斯 (P) 和阿曼-宾克 (AB) 晶格上反铁磁体的拉曼散射光谱。磁性材料的标准拉曼响应理论是从半填充单带 Hubbard 模型开始的 Loudon-Fleury (LF) 强相关二阶微扰机制，但这里我们将介绍 Shastry-Shraiman (SS) 四阶甚至考虑扰动机制。对于 P 晶格和 AB 晶格，只有 E_2 模式在 2 磁振子 (2M) 介导的二阶过程中变得拉曼活性，并且除了 A_1 和 A_2 模式之外，A_1 和 A_2 模式也变得拉曼活性。 4-磁振子 (4M) 介导的四阶过程。 A_1检测到4-自旋环交换，A_2检测到3-自旋手性相关，这比主要由海森堡自旋相关驱动的E_2模式更有趣。这项研究的第一个结果是A_2揭示了拉曼总是被超低频机制激活。作为理论和计算物理学的结果，我们还将涉及计算方法。除了使用格林函数（GF）进行微扰重整化计算外，我们还使用配位相互作用（CI）方法进行拉曼光谱计算。二粒子 GF 重整化可以使用 Bethe-Salpeter 方程进行重整，三粒子 GF 重整化也可以使用类似的梯形图近似进行重整，但是四粒子 GF 的通用重整化方程，这是其主要特点在SS机制中，还没有建立。因此，通过将4M-GF分解为低阶GF（例如3+1或2+2）来进行计算。相比之下，CI方法可以合并并对角化4M散射而不分解它，并且与少数自旋团簇的Lanczos计算相比，可以以更高的精度再现由多磁振子散射介导的拉曼光谱。