Теория орбитально-селективного поведения в низкоразмерных магнетиках

С.В. Стрельцов¹, А.И. Потеряев¹, А. Ревелли², М.М. Сала^3,4, Г. Монако⁵, П. Беккер⁶, Л. Бохаты⁶, М. Херманс^7,8,9,10, 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.

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.
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.
Орбитальная физика в соединениях переходных металлов: новые тенденции / С.В. Стрельцов, Д.И. Хомский // Успехи физических наук. — 2017. — V. 187. — P. 1205—1235.
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