无自旋态反绝热极限下MX链晶体中的量子晶格涨落效应

MX链的准一维、电子跃迁、电子——声子耦合和电子——电子相互作用等物理特性决定着系统的相转变和对称破缺电荷密度波态的稳定性。从紧束缚Hamiltonian模型出发,在反绝热极限条件下,对费米子无自旋态MX链系统进行了研究。讨论了系统的电荷密度波态,二聚化相变、绝缘相能隙等。并根据基态能量的解析性质,得到确定导体相的Luttingcr指数。计算结果表明,在反绝热极限情况下,系统存在一非平凡相变点。电声子耦合强度大于临界值时,系统处于二聚化电荷密度波态,小于临界值时,系统处于Luttinger液体相。     

绝热极限下HMMC链中的量子晶格涨落效应

准一维HMMC链的物理结构和相互作用特点决定着系统各种对称破缺基态存在的可能性。为分析电声子相互作用和二聚化位移,从Hamiltonian模型出发,采用正则变换和位移变换,引进电子一声子散射函数,对绝热极限条件下HMMC链系统进行了研究。讨论了系统的二聚化相变、能隙、准粒子激发能谱等,并根据基态能量应满足的变分极值条件,得到确定格点位移二聚化序参量的自洽方程。结果表明,在绝热极限情况下,当电声子耦合强度很小时,系统的二聚化非常弱。随着电声子耦合强度的不断增强,系统的二聚化程度不断增大。     

强耦合电子-声子系统的非绝热量子涨落特性

对于强或中等耦合的电子-声子系统提出一个新的相关状态波矢来研究由电子的运动和密度涨落引起的非绝热声子涨落对系统基态、测不准关系、电荷密度波有序、极化子稳定性和声子阶段有序特征等的影响. 这个新状态波矢表征了系统中出现的单声子相干态, 双声子压缩态和极化子状态及其它们之间的相关或压缩-反压缩效应. 它导致了系统的基态能量的大大降低, 极化子束缚能的显著增加, 压制了电子能带变窄效应的减弱趋势及电荷密度波有序、声子模的量子涨落、增强了声子的坐标和动量的量子测不准性. 研究证明这个与众不同的新波矢对中等和强耦合的电子-声子系统是非常正确和适用的.     

准一维电─声子耦合系统中的孤子激发

以价转移金属络合物为例，通过正则变换和位移交换得到系统的有效Ｈａｍｉｌｔｏｎｉａｎ和费米子算符的 Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ运动方程，并通过引入相干态及施行连续化手续，得到几率幅方程。研究绝热和反绝热极限条件 下准一线电－声子系统中的孤子激发。证明在反绝热极限条件下系统中存在拓扑性Ｋｉｎｋ孤子激发，并且激 发的孤子以相速度ｖ沿络合物链运动。     

准一维电—声子耦合系统中的孤子激发

以价转移金属络合物为例，通过正则变换和位移变换得到系统的有效Ｈａｍｉｌｔｏｎｉａｎ和费米子算符的Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ运动方程，并通过引入相干态及施行连续化手续，得到几率幅方程。研究绝热和反绝热极限条件下准一维电－一声子系统中的孤子激发。证明在反绝热极限条件下系统中存在拓扑性Ｋｉｎｋ孤子激发，并且激发的孤子以相速度ｖ沿络合物链运动。     

自旋-声子耦合对正方晶格自旋-1/2反铁磁体的影响

在准自旋波理论框架内,应用正则变换方法讨论了有限温度下自旋－声子耦合相互作用对正方晶格自旋－１／２海森堡反铁磁体的影响．计算了系统的自旋－自旋关联函数．采用非绝热近似方法处理自旋－声子耦合相互作用．结果表明,通常的绝热近似处理方法所得的结果仅是此处结果的一种极限（ωｐｈ→０）情况．自旋－声子耦合相互作用可以削弱系统的拓扑长程序．在强自旋－声子耦合相互作用系统中可以建立某种量子自旋液体相     

有机铁磁体中链间电子跳跃积分诱导的电荷密度波

在考虑准一维有机铁磁体的链间相互作用、电子的巡游性、强的电子－电子关联、电子－声子耦合的基础上,在链间耦合中同时计入相邻链相同格点间电子跳跃积分和相邻链次近邻格点间电子跳跃积分,研究了链间耦合对电荷密度和自旋密度分布的影响．结果表明,链间耦合可以导致主链上出现ＣＤＷ,不同格点间的链间耦合诱导自旋密度在侧基和主链间发出不同的转移     

准一维有机聚合物铁磁体中的电子-电子相互作用

考虑电子-电子相互作用，对具有链间耦合的准-维有机聚合物铁磁体的电子结构和自旋结构进行了研究。结果表明，对于维持系统的铁磁态的稳定性而言，系统内的在位电子-电子Hubbard排斥相互作用与最近邻格点间的电子-电子Coulomb排斥相互作用所起的作用相反，彼此间存在着竞争；最近邻格点间的电子-电子Coulomb排斥相互作用的加强将导致主链反铁磁性自旋密度波(SDW)之振幅的减小，使得主链反铁磁性SDW的耦合传递作用减弱，进而影响到侧自由基自旋间的铁磁耦合强度，这将削弱系统铁磁态的稳定性。     

基于DMRG算法的自旋轨道耦合排斥费米气体的相变研究

用密度重整化群(DMRG)方法研究了自旋轨道耦合作用下的一维光学晶格与超晶格中的排斥费米气体的相变。研究发现在光晶格中,在自旋轨道耦合作用下发生Mott绝缘态与金属态之间的相变。在超晶格中,在自旋轨道耦合作用下发生Band绝缘态、电荷密度波(BCDW)态或Mott绝缘态与金属态之间的相变,并且通过相图分析了自旋轨道耦合强度和相互作用强度对相变的影响。     

声—光型界面自皮与界面各向异性

在考虑了外磁场、界面各向异性后,详细研究了铁磁和反铁磁层间耦合下自以链系统中的声－光型界面自旋波及其存在的充要条件,在适当的界面各向异性条件下,系统中可以存在０、１或２个声－光型界面自旋波,并发现其能量随铁磁层间耦合强度的增大而升高,随反铁磁是耦合强度的增大而降低。     

MX线性链上荷电扭折孤子陷获的电子束缚态

本文从 Baeriswl-Bishop 模型出发,研究了线性的 MX 链(M=过渡金属离子,X=卤素离子)的荷电扭折孤子所陷获的电子束缚态.结果表明,在 Peierls 能隙中除了已知的中央能隙态(midgap state)外还存在一个新的浅束缚态.对此浅束缚态与光吸收实验的可能联系,作了简单讨论.     

海森堡链SP相变与磁耦合系数的关系

在考虑自旋和晶格之间的相互作用情况下,用密度矩阵重整化群方法分析计算了一个自旋为12的一维受阻挫海森堡反铁磁自旋链模型发生自旋-派尔斯相变时动态二聚体与磁耦合系数之间的关系,发现当磁耦合系数趋于0时,在有限阻挫及有限能隙的零耦合状态下,二聚化态将会消失.     

Quantum phase transition from a superfluid to a Mott insulator in a gas of ultracold atoms.

For a system at a temperature of absolute zero, all thermal fluctuations are frozen out, while quantum fluctuations prevail. These microscopic quantum fluctuations can induce a macroscopic phase transition in the ground state of a many-body system when the relative strength of two competing energy terms is varied across a critical value. Here we observe such a quantum phase transition in a Bose-Einstein condensate with repulsive interactions, held in a three-dimensional optical lattice potential. As the potential depth of the lattice is increased, a transition is observed from a superfluid to a Mott insulator phase. In the superfluid phase, each atom is spread out over the entire lattice, with long-range phase coherence. But in the insulating phase, exact numbers of atoms are localized at individual lattice sites, with no phase coherence across the lattice; this phase is characterized by a gap in the excitation spectrum. We can induce reversible changes between the two ground states of the system.     

Magnetic and non-magnetic phases of a quantum spin liquid

A quantum spin-liquid phase is an intriguing possibility for a system of strongly interacting magnetic units in which the usual magnetically ordered ground state is avoided owing to strong quantum fluctuations. It was first predicted theoretically for a triangular-lattice model with antiferromagnetically coupled S = 1/2 spins. Recently, materials have become available showing persuasive experimental evidence for such a state. Although many studies show that the ideal triangular lattice of S = 1/2 Heisenberg spins actually orders magnetically into a three-sublattice, non-collinear 120° arrangement, quantum fluctuations significantly reduce the size of the ordered moment. This residual ordering can be completely suppressed when higher-order ring-exchange magnetic interactions are significant, as found in nearly metallic Mott insulators. The layered molecular system κ-(BEDT-TTF)(2)Cu(2)(CN)(3) is a Mott insulator with an almost isotropic, triangular magnetic lattice of spin-1/2 BEDT-TTF dimers that provides a prime example of a spin liquid formed in this way. Despite a high-temperature exchange coupling, J, of 250 K (ref. 6), no obvious signature of conventional magnetic ordering is seen down to 20 mK (refs 7, 8). Here we show, using muon spin rotation, that applying a small magnetic field to this system produces a quantum phase transition between the spin-liquid phase and an antiferromagnetic phase with a strongly suppressed moment. This can be described as Bose-Einstein condensation of spin excitations with an extremely small spin gap. At higher fields, a second transition is found that suggests a threshold for deconfinement of the spin excitations. Our studies reveal the low-temperature magnetic phase diagram and enable us to measure characteristic critical properties. We compare our results closely with current theoretical models, and this gives some further insight into the nature of the spin-liquid phase.     

MX链的开链边界条件和稳定性

在Baeriswyl-Bishop模型的框架内，得到了有限长MX链开链的自洽变分基态，端点固定边界条件下，选取适当的端点值，端点自由边界条件下，在原哈密顿基础上添加端点修正能，两种情形下基态解的几何结构和电子结构均与周期边界条件下的解相当，端点无塌缩，能隙中不出现缺陷能级，这为研究MX链对电场的响应以及激子问题奠定了基础，带隙吸收主峰无链长依赖性。     

VO2金属-绝缘结构相变第一性原理研究

基于密度泛函理论和密度泛函微扰理论的第一性原理计算了R相和M1相VO2的电子能带结构和声子色散关系.计算发现:R相VO2的金属性主要来自于未满的t2g轨道中能量最低的3条轨道,当温度低于340 K时,由于V原子链的二聚化和扭曲作用使M1相中的2条t2g轨道降至费米能级以下,从而使M1相表现出半导体特性;在VO2的声子色散谱中沿ΓM和ΓZ方向出现了明显的声子软模,导致这一软模出现的原因是晶体中的电-声相互作用;因此,电-声相互作用是导致VO2金属-绝缘结构相变的直接原因.     

VO2金属-绝缘结构相变第一性原理研究

基于密度泛函理论和密度泛函微扰理论的第一性原理计算了R相和M1相VO2的电子能带结构和声子色散关系.计算发现：R相VO2的金属性主要来自于未满的t2g轨道中能量最低的3条轨道,当温度低于340 K时,由于V原子链的二聚化和扭曲作用使M1相中的2条t2g轨道降至费米能级以下,从而使M1相表现出半导体特性;在VO2的声子色散谱中沿ΓM和ΓZ方向出现了明显的声子软模,导致这一软模出现的原因是晶体中的电-声相互作用;因此,电-声相互作用是导致VO2金属-绝缘结构相变的直接原因.     

横磁场中各向同性XY链的基态纠缠研究

分析了横磁场中各向同性XY自旋链的基态能量和纠缠问题。研究发现,三量子比特系统中存在一个相变点,此点上,基态能量和纠缠可发生量子相变,基态从W态进入非纠缠;而四量子比特系统存在两个相变点,基态的能量和纠缠均可在相变点处发生量子相变,使纠缠性质发生改变。随着磁场强度的增大,基态纠缠逐渐减小,直到完全消失。四比特系统纠缠的减小要比三比特系统纠缠减小的速度缓慢。