Problem več nečistoč
Oznaka in naziv projekta
J1-7259 - Problem več nečistoč
J1-7259 - The many-impurity problem
Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev
Projektna skupina
Vodja projekta: Rok Žitko, domača stran
Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS
Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS
Vsebinski opis projekta
Kvantna nečistoča je fizikalni sistem, ki sestoji iz točkastega defekta z notranjimi prostostnimi stopnjami (kot je magnetna nečistoča, kvantna pika, ipd.), sklopljenega s kontinuum neinteragirajočih stanj. Takšni modeli imajo kljub enostavnosti zelo kompleksno obnašanje, ki terjajo napredne numerične metode za njihovo reševanje. Z današnjimi najbolj izpopolnjenimi metodami je možno direktno rešiti probleme z do približno petimi nečistočami. Cilj projekta je razviti orodja za reševanje še bolj kompleksnih problemov (“problemov veliko nečistoč”), ki sestojijo iz nekaj deset do nekaj sto nečistoč. To ni več mogoče direktno, temveč preko samousklajenih računov. Modeli iz te družine opisujejo različne fizikalne sisteme, med drugim gruče magnetnih adatomov na površinah kovin (denimo verige magnetnih atomov na superprevodnikih, ki imajo Majoranova mejna stanja), plastne heterostrukture (kot so denimo strukture iz superprevodnikov in feromagnetov) in plastne materiale (kot je TaS2), ter razne defektne strukture, kot so domenske stene v Mottovih izolatorjih. Poleg razvoja numeričnih algoritmov bomo obravnavali nekatere najbolj aktualne konkretne probleme s tega področja.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani. Povezava na SICRIS.
Razvita orodja
Razvili smo metode za učinkovito računanje Greenovih funkcij, gostot stanj in transportnih funkcij, metode za obravnavo odprtih območij in odpravljanje učinkov končne velikosti sistema (z uporabo asimptotskih Greenovih funkcij). Proučili smo konvergenčne lastnosti samousklajenih računov v metodi približka dinamičnega povprečnega polja v realnem prostoru. Razvili smo postopke za delne Fourierove transformacije za učinkovite račune na sistemih z nehomogenostjo v eni sami smeri.
Raziskani fizikalni problemi
Proučili smo problem domenskih sten v Mottovih izolatorjih, kot je TaS2 (plastovit material, sestavljen iz ravnin, ki jih lahko opišemo s Hubbardovim modelom na trikotni mreži). Ta material ima osnovno stanje z modulirano gostoto (CDW), ki ima lahko domenske stene med urejenimi področji. Raziskali smo, ali so takšne domenske stene prevodne ali ne, kar ima pomembno vlogo pri razumevanju supreprevodnega stanja te snovi, ter metastabilnega kovinskega stanja. Ugotovili smo, da v domenski steni sicer pride do kolapsa Mottovega stanja, vendar podsistem kljub temu ne postane kovinsko, ker zaradi naravne dimerizacije vzdolž stene pride do razcepa kvazidelčnega pasu na vezavni in antivezavni podpas, med katerima nastane bolj ali manj razvita energijska reža.
Raziskali smo fiziko končne koncentracije nečistoč v modelu (razredčene) Kondove rešetke. Pokazali smo, da je vpliv nečistoč šibek pri koncentraciji nečistoč, manjši od gostote prevodnih elektronov v pasu. Pri večji koncentraci začne postajati obnašanje sistema koherentno in vzpostavljati se začne plato v magnetizaciji. Rezultati so relevantni za določanje praga režima, v katerem smemo nečistoče obravnavati v limiti ene same nečistoče, kar smo uporabili pri obravnavi Knightovega premika v Zn-brohantitu, ki je kvantna spinska tekočina.
Proučili smo še nekatere druge probleme z več nečistočami, predvsem na področju fizike kvantnih pik v nanožičkah, sklopljenih na superprevodne priključke.
Bibliografske reference
Jan Skolimowski, Yaroslav Gerasimenko, Rok Žitko, Mottness collapse without metallisation in the domain walls of triangular-lattice Mott insulator 1T-TaS2, arXiv:1810.09557
- K. Grove-Rasmussen, G. Steffensen, A. Jellinggaard, M.H. Madsen, R. Žitko, J. Paaske, J. Nygård, Yu–Shiba–Rusinov screening of spins in double quantum dots, Nat. Commun. 9, 2376 (2018)
- A.Allerdt, R. Žitko, A. E. Feiguin, Spin-1 two-impurity Kondo problem on a lattice, Phys. Rev. B 97, 045103 (2018)
- Damian Tomaszewski, Piotr Busz, Rosa López, Rok Žitko, Minchul Lee, and Jan Martinek, Aharonov-Bohm and Aharonov-Casher effects in a double quantum dot Josephson junction, Phys. Rev. B 98, 174504 (2018)
- R. Žitko and M. Fabrizio, Non-Fermi-liquid behavior in quantum impurity models with superconducting channels, Phys. Rev. B 95, 085121 (2017)
- W.-V. van Gerven Oei, D. Tanasković, R. Žitko, Magnetic impurities in spin-split superconductors, Phys. Rev. B 95, 085115 (2017)
- Rok Žitko, Alen Horvat, Kondo effect at low electron density and high particle-hole asymmetry in 1D, 2D, and 3D, Phys. Rev. B 94, 125138 (2016)