Antiferromagnetismo clásico en sistemas electrónicos cinéticamente frustrados

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

Bariloche

Congreso; Reunion Nacional de Fisica; 2013

Asociacion Fisica Argentina

La frustraci´on magn´etica en sistemas cl´asicos y cu´anticos resulta de la imposibilidad de optimizar, simult´aneamente, la energ´ıa potencial entre todos los pares de grados de libertad que interact´uan. La frustraci´on aumenta las fluctuaciones cu´anticas y/o t´ermicas del sistema, permitiendo que emergan fases no convencionales: estados de l´ıquidos de spin, hielos de spin con entrop´ıa extensiva a temperatura cero, ´ordenes topol´ogicos, entre otros. Por otro lado, en ciertos sistemas electr´onicos es la energ´ıa cin´etica la que est´a frustrada debido al fen´omeno de interferencia cu´antica. Los efectos com- binados de esta frustraci´on cin´etica y la correlaci´on electr´onica fuerte han sido poco estudiados en la literatura. En este trabajo estudiamos las propiedades magn´eticas de un modelo de electrones fuertemente correlacionados sobre redes frustradas cin´eticamente, en las cuales la existencia o no de frustraci´on cin´etica est´a gobernada por el signo de las in- tegrales de salto. En particular estudiamos el modelo de Hubbard sobre la red triangular y sobre la red cuadrada con t´erminos de salto a segundos vecinos, con repulsi´on coulombiana innita en el sitio. Resolviendo el modelo mediante la t´ecnica num´erica del grupo de renormalizaci´on de la matriz densidad (DMRG), encontramos que el movimiento de un hueco dopado a medio llenado da origen a ´ordenes antiferromagn´eticos (AF) cl´asicos en ambas redes. En el caso de la red triangular el orden AF es de tres subredes -el denominado orden de N´eel 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 est´an frustrados cin´eticamente y recuperamos el estado fundamental ferromagn´etico de Nagaoka. Es destacable que en estos sistemas extremadamente correlacionados, las fluctuaciones cu´anticas de spin se apagan y la magnetizaci´on local toma el valor cl´asico. Un an´alisis del problema mediante fermiones esclavos en campo medio nos permite entender el origen de este nuevo mecanismo de antiferromagnetismo cin´etico: los electrones, al moverse en presencia de ciertos ´ordenes antifer- romagn´eticos,adquieren una fase de Berry de spin no trivial, cuya consecuencia es la relajaci´on de la frustraci´on cin´etica y, en consecuencia, la minimizaci´on de la energ´ıa respecto al estado ferromagn´etico. Se discuten adem´as los efectos de este mecanismo cin´etico de antiferromagnetismo para el caso de valores nitos de repulsi´on coulombiana y dopajes.