《對多軌道關聯材料中的量子相變和巡遊磁性的理論研究》是依託北京師範大學，由宋筠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：對多軌道關聯材料中的量子相變和巡遊磁性的理論研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：宋筠
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
一些窄帶過渡族金屬氧化物的外層軌道之間具有很強的關聯效應，在材料中的電荷自由度、自旋自由度、軌道自由度和晶格自由度等的共同影響下，多軌道關聯體系將會展現出極為豐富的相圖。目前，多軌道體系中新奇的量子相變，特別是與巡遊磁性相關的一些實驗發現都有待進行深入的理論研究。我們擬採用動力學平均場理論來研究多軌道關聯體系中的量子相變，並重點探討軌道間的耦合和晶場劈裂等因素對材料的巡遊磁性的作用，以及磁有序和軌道序對軌道選擇的金屬-絕緣體轉變的影響等問題。此外，我們將重點發展出團簇（Cluster）動力學平均場數值方法來更好地考慮由強關聯效應所引起的空間漲落的影響，從而能夠更加準確地和敏銳地探測出可能存在的新的量子相。
結題摘要
本項目旨在對多軌道關聯電子體系中的量子相變問題進行理論研究，致力於發展出合理高效的數值計算方法，並密切關注最新的實驗發現，著重研究可能出現的新奇量子相變及其誘因。首先，我們發現了一個新的量子相--軌道選擇絕緣相；我們成功地發展出了一套新的實空間的格林函式方法，不僅能夠全面描述複雜體系中的空間漲落效應，而且也同時可以合理地研究體系中的多軌道強關聯效應；利用這一方法，我們研究了鐵基超導材料中多軌道關聯與雜質無序的共同影響，我們的理論能夠合理地解釋，為什麼在不同的鐵基超導體中，銅雜質會引入空穴型和電子型兩種完全不同的載流子等實驗新發現；我們還發現，很少量的銅雜質就能夠導致電子態的安德森局域化，又由於洪特耦合相互作用在特定條件下會引起軌道選擇量子相變，因而在特定條件下，鐵基超導體中就會出現軌道選擇的絕緣相；而針對非常規超導體中的超導-絕緣體相變，我們採用了核多項式展開的數值方法，我們的計算表明無序能夠誘導d-波超導向s-波超導再到絕緣態的分兩步驟的轉化；而通過對準粒子擴展的反參與率的精細標度，我們發現超導相與絕緣相之間並不會出現所謂的無序誘導的金屬相。而針對準一維硫化鉭材料的研究，通過採用實空間動力學平均場理論和核多項式展開數值方法，研究結果也同樣否定了層間的堆砌無序會誘導金屬相的假設；在動力學平均場理論數值方法的發展工作方面，我們通過最佳化以Lanczos嚴格對角化方法為雜質求解器的計算程式，並探索與奇異值分解技術相結合的方法，來使得我們的計算在研究具有三個以上軌道的複雜模型中的磁有序等問題時，也能夠保證足夠的精度和足夠高的計算能力，通過調控洪特耦合，發現自旋翻轉項及電子對跳躍項是引起軌道選擇Mott相變的最關鍵因素。
