Теория орбитально-селективного поведения в низкоразмерных магнетиках

Теория орбитально-селективного поведения в низкоразмерных магнетиках

С.В. Стрельцов1, А.И. Потеряев1, А. Ревелли2, М.М. Сала3,4, Г. Монако5, П. Беккер6, Л. Бохаты6, М. Херманс7,8,9,10, Т.С. Кёте2, Т. Фройлих2, П. Варцановский2, Д.И. Хомский2, Т. Лоренц2, П.Х.М. ван Лусдрехт2, М. Харланд12, А.И. Лихтенштейн12, Й. ван ден Бринк11, М. Грюнингер2

1Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург
2II Институт физики, Универсивет Кёльна, Германия
3Европейский радиационный синхротронный объект, Гренобль, Франция
4Факультет физики, Политехнический институт Милана, Италия
5Факультет физики Университета Тренто, Италия
6Инситут геологии и минералогии, Кёльн, Германия
7Институт теоретической физики, Кёльн, Германия
8Факультет физики, Университет Гётенбурга, Швеция
9Факультет физики Университета Стокгольма, Швеция,
10Технологический институт стокгольмского университета, Швеция
11Институт теории твердого тела, Дрезден, Германия
12Институт теоретической физики, Университет Гамбурга, Германия

 

Показано, что сильные межцентровые эффекты, характерные для соединений 4d и 5d металлов, могут качественно изменять физические свойства низкоразмерных магнитных систем и приводить к появлению орбитально-селективного поведения. В этом случае часть электронов участвует в формировании молекулярных орбиталей и является неактивной в магнитном отношении. Другие электроны становятся независимыми от них и могут иметь локальный магнитный момент. В результате возможно появление ступенек на полевой зависимости намагниченности от поля, что может быть использовано в квантовых вычислениях. Особенно впечатляющими эти эффекты оказываются в случае с нецелым числом электронов на центр, когда данный механизм приводит к подавлению знаменитого двойного обменного взаимодействия ‒ основного механизма ферромагнетизма в переходных металлах и их соединениях.

 

 

Рис. 1. На рисунке показано влияние формирования молекулярных орбиталей на спектр резонансного неупругого рентгеновского рассеяния в соединении Ba3CeIr2O9.

 

  1. Resonant inelastic x-ray incarnation of Young’s double-slit experiment / A. Revelli, M. Moretti Sala, G. Monaco, P. Becker, L. Bohatý, M. Hermanns, T.C. Koethe, T. Fröhlich, P. Warzanowski, T. Lorenz, S.V. Streltsov, P.H.M. van Loosdrecht, D.I. Khomskii, J. van den Brink, M. Grüninger // Science Advances. — 2019. — V. 5. — P. 4020—4025.
  2. Electronic correlations and competing orders in multiorbital dimers: A cluster DMFT study / M. Harland, A.I. Poteryaev, S.V. Streltsov, A.I. Lichtenstein // Physical Review B. — 2019. — V. 99. — P. 45115—45125.
  3. Орбитальная физика в соединениях переходных металлов: новые тенденции / С.В. Стрельцов, Д.И. Хомский // Успехи физических наук. — 2017. — V. 187. — P. 1205—1235.
  4. Covalent bonds against magnetism in transition metal compounds / S.V. Streltsov, D.I. Khomskii // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2016. — V. 113. — P. 10491—10496.

     

Научно-популярное эссе