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凝聚态物理 > 强关联电子

arXiv:2505.23208 (cond-mat)
[提交于 2025年5月29日 ]

标题: 三聚化自旋-1/2链中的新兴准粒子与场调制的RIXS谱

标题: Emergent Quasiparticles \& Field-Tuned RIXS Spectra in a Trimerized Spin-1/2 Chain

Authors:Subhajyoti Pal, Pradeep Thakur, Ashis Kumar Nandy, Anamitra Mukherjee
摘要: 我们研究了自旋-1/2三聚物链中的自旋翻转激发,该链具有反铁磁交换模式$\rm{Cu_3(P_2O_6OH)_2}$-$J_1$-$J_1$-$J_2$-$J_1 < J_2$。利用密度矩阵重正化群(DMRG)模拟,我们证明了共振非弹性X射线散射(RIXS)诱导的单自旋翻转过程产生了由底层三聚物周期性支配的无能隙模态,同时伴随着明显的高能激发。通过结合精确对角化和实空间重正化群(RG)技术,我们将这些特性归因于由单一和双三聚物激发产生的分数化自旋子和复合准粒子。此外,我们表明多自旋RIXS激发在单自旋翻转光谱中缺失的情况下,会产生可实验区分的复合模态的光谱特征。在磁场诱导的1/3磁化平台区,单自旋翻转RIXS光谱随磁场变化以利于自旋极化的复合准粒子。这一趋势在平台区之外导致了无能隙的自旋-1激发谱,为磁场调控的复合模态玻色凝聚铺平了道路。
摘要: We investigate spin-flip excitations in the spin-1/2 trimer chain $\rm{Cu_3(P_2O_6OH)_2}$, featuring an antiferromagnetic exchange motif $J_1$-$J_1$-$J_2$ with $J_1 < J_2$. Using density matrix renormalization group (DMRG) simulations, we demonstrate that single-spin-flip processes induced by resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) generate emergent gapless modes governed by the underlying trimer periodicity alongside distinct high-energy excitations. By combining exact diagonalization and real-space renormalization group (RG) techniques, we attribute these features to fractionalized spinons and composite quasiparticles arising from one- and two-trimer excitations. Furthermore, we show that multi-spin RIXS excitations yield experimentally distinguishable spectral signatures of composite modes absent in single-spin-flip spectra. At the field-induced 1/3 magnetization plateau, single-spin-flip RIXS spectra evolves with the magnetic field to favor spin-polarized composite quasiparticles. This trend culminates in a gapless spectrum of spin-1 excitations beyond the plateau, paving the way for field-tuned Bose condensation of composite modes.
主题: 强关联电子 (cond-mat.str-el)
引用方式: arXiv:2505.23208 [cond-mat.str-el]
  (或者 arXiv:2505.23208v1 [cond-mat.str-el] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2505.23208
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Anamitra Mukherjee [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 5 月 29 日 07:49:07 UTC (6,737 KB)
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