Antiferromagnetismo cinetico en sistemas electronicos cineticamente frustrados

C. N. SPOSETTI; BRAVO BARBARA; A. E. TRUMPER; GAZZA, CLAUDIO J.; L. O. MANUEL

Rosario

Encuentro; IX Encuentro Informal de Materia Condensada; 2014

Instituto de Fisica Rosario

La frustracion magnetica en sistemas clasicos y cuanticos resulta de la imposibilidad de optimizar, simultaneamente, la energa potencial entre todos los pares de grados de libertad que interactuan. La frustracion aumenta las fluctuaciones cuanticas y/o termicas del sistema, permitiendo que emergan fases no convencionales: estados de liquidos de spin, hielos de spin con entropia extensiva a temperatura cero, ordenes topologicos, entre otros. Por otro lado, en ciertos sistemas electronicos es la energia cinetica la que esta frustrada debido al fenomeno de interferencia cuantica. Los efectos combinados de esta frustracion cinetica y la correlacion electronica fuerte han sido poco estudiados en la literatura. En este trabajo estudiamos las propiedades magneticas de un modelo de electrones fuertemente correlacionados sobre redes frustradas cineticamente, en las cuales la existencia o no de frustracion cinetica esta gobernada por el signo de las integrales de salto. En particular estudiamos el modelo de Hubbard sobre la red triangular y sobre la red cuadrada con terminos de salto a segundos vecinos, con repulsion coulombiana innita en el sitio. Resolviendo el modelo mediante la tecnica numerica del grupo de renormalizacion de la matriz densidad (DMRG), encontramos que el movimiento de un hueco dopado a medio llenado da origen a ordenes antiferromagneticos (AF) clasicos en ambas redes. En el caso de la red triangular el orden AF es de tres subredes -el denominado orden de Neel de 120 grados- mientras que en el caso de la red cuadrada el orden AF es el usual de dos subredes. Cuando se cambia el signo de la integral de salto, los modelos no estan frustrados cineticamente y recuperamos el estado fundamental ferromagnetico de Nagaoka. Es destacable que en estos sistemas extremadamente correlacionados, las fluctuaciones cuanticas de spin se apagan y la magnetizacion local toma el valor clasico. Un analisis del problema mediante fermiones esclavos en campo medio nos permite entender el origen de este nuevo mecanismo de antiferromagnetismo cinetico: los electrones, al moverse en presencia de ciertos ordenes antiferromagneticos,adquieren una fase de Berry de spin no trivial, cuya consecuencia es la relajacion de la frustracion cinetica y, en consecuencia, la minimizacion de la energia respecto al estado ferromagnetico. Se discuten ademas los efectos de este mecanismo cinetico de antiferromagnetismo para el caso de valores finitos de repulsion coulombiana y dopajes.