Haldane Gap

Gap Haldane este o bandă interzisă de energie ( decalaj în limba engleză) , între starea de sol de tip singlet unui antiferomagnetic lanț de cuantic întreg se învârte și starea sa excitat primul tip triplet. Această bandă de energie interzisă a fost teoretic prezisă de

Duncan Haldane în 1983 luând în considerare limita continuă a întregului lanț de centrifugare. Existența decalajului Haldane a fost apoi verificată de Botet și Jullien în cazul unui lanț de spin-1. Pentru lanțul de spin-1, lățimea spațiului este , unde este constanta de schimb între primele rotiri vecine. Pe măsură ce rotirea crește, această lățime scade rapid și tinde spre zero pentru . ${\ displaystyle \ Delta \ simeq 0.41J}$ $J$ ${\ displaystyle S \ to + \ infty}$

Experimental, decalajul Haldane este observat în mai multe materiale mai mult sau mai puțin anizotrope pe bază de nichel (ionii se comportă de fapt ca rotirile 1). Putem cita , (prescurtat NENP), (prescurtat NDMAP), (prescurtat NDMAZ), (prescurtat TMNIN) sau chiar . Prezența decalajului de energie are ca rezultat o susceptibilitate magnetică către zero la temperatură scăzută, de o componentă activată termic în căldura specifică și rata de relaxare a rezonanței magnetice nucleare și, în cele din urmă, de o funcție de descompunere exponențială a corelațiilor de spin - să fie observate prin difracție de neutroni . ${\ displaystyle {\ ce {Ni ^ {2+}}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {CsNiCl_3}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ni (C_2H_8N_2) _2NO_2ClO_4}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ni (C_5H_ {14} N_2) _2N_3PF_6}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ni (C_5H_ {14} N_2) _2N_3ClO_4}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Ni [(CH_3) _4N] (NO_2) _3}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {Y_2BaNiO_5}}}$ $1 / T_1$

Sub efectul unui câmp magnetic , astfel încât energia excitațiilor triplete poate fi suficient de redusă pentru a permite condensarea lor . La o temperatură suficient de ridicată pentru ca efectele interacțiunilor de schimb între lanțuri să fie neglijabile, rezultă formarea unui lichid Luttinger . La temperatură mai scăzută, cuplajul intercatenar stabilizează o stare Néel , magnetizarea subrețelelor fiind în plan ortogonal față de câmpul magnetic. ${\ vec {B}}$ ${\ displaystyle g \ mu _ {B} B> \ Delta}$

Din punct de vedere teoretic, existența decalajului Haldane este legată de formarea unui ordin topologic ascuns în întregul lanț de spin antiferromagnetic numit ordin VBS (pentru „Valence-Bond Solid”) și asociat cu o rupere de simetrie. .

Un model de lanț spin-1 exact solubil care posedă această ordine ascunsă a fost introdus de Affleck, Kennedy, Lieb și Tasaki în 1987.

Referințe

(în) FDM Haldane , " Nonlinear Field Theory of Large-Spin Heisenberg Antiferromagnets: Semiclassically Quantized Solitons of the One-Dimensional Axis Easy-Neel State " , Physical Review Letters , vol. 50, n o 15,11 aprilie 1983, p. 1153–1156 ( ISSN 0031-9007 , DOI 10.1103 / PhysRevLett.50.1153 , citit online , accesat la 5 decembrie 2020 )
(în) R. Botet și R. Jullien , " Proprietățile de bază ale unui lanț antiferromagnetic de spin-1 " , Physical Review B , Vol. 27, n o 1,1 st ianuarie 1983, p. 613-615 ( ISSN 0163-1829 , DOI 10.1103 / PhysRevB.27.613 , citit online , accesat la 5 decembrie 2020 )
J. P Renard , M Verdaguer , L. P Regnault și WA C Erkelens , „ Prezumția pentru o diferență de energie cuantică în cvasi-unidimensional S = 1 Heisenberg Antiferromagnet Ni (C 2 H 8 N 2) 2 NO 2 ( ClO 4) ”, Litere europhysics (EPL) , vol. 3, n o 8,15 aprilie 1987, p. 945-952 ( ISSN 0295-5075 și 1286-4854 , DOI 10.1209 / 0295-5075 / 3/8/013 , citit online , accesat la 5 decembrie 2020 )
(ro) LP Regnault , I. Zaliznyak , JP Renard și C. Vettier , " Studiu de dispersie inelastic-neutronică a dinamicii spinului în sistemul Haldane-gap Ni (C 2 H 8 N 2) 2 NO 2 ClO 4 " , Physical Review B , vol. 50, nr . 13,1 st octombrie 1994, p. 9174–9187 ( ISSN 0163-1829 și 1095-3795 , DOI 10.1103 / PhysRevB.50.9174 , citit online , accesat 5 decembrie 2020 )
(ro) V. GADET , M. Verdaguer , V. Briois și A. Gleizes , " Proprietăți structurale și magnetice ale (CH 3) 4 NNi (NO 2) 3: Un sistem Haldane-gap " , Physical Review B , vol. . 44, n o 21 st iulie 1991, p. 705-712 ( ISSN 0163-1829 și 1095-3795 , DOI 10.1103 / PhysRevB.44.705 , citit online , accesat la 5 decembrie 2020 )
(ro) Marcel den Nijs și Koos Rommelse , " Preroughening tranziții în suprafețe de cristal și faze de legătură de valență în lanțuri de spin cuantice " , Physical Review B , vol. 40, nr . 7,1 st septembrie 1989, p. 4709–4734 ( ISSN 0163-1829 , DOI 10.1103 / PhysRevB.40.4709 , citit online , accesat la 5 decembrie 2020 )
(în) Tom Kennedy și Hal Tasaki , „ Hidden Z 2 × Z 2 symmetry breaking in antiferromagnets Haldane-gap ” , Physical Review B , Vol. 45, n o 1,1 st ianuarie 1992, p. 304–307 ( ISSN 0163-1829 și 1095-3795 , DOI 10.1103 / PhysRevB.45.304 , citit online , accesat la 5 decembrie 2020 )
(în) Ian Affleck , Tom Kennedy , Elliott H. Lieb și Hal Tasaki , „ Rezultatele riguroase sunt stări fundamentale ale legăturii de valență în antiferoomagnet ” , Physical Review Letters , vol. 59, nr . 7,17 august 1987, p. 799–802 ( ISSN 0031-9007 , DOI 10.1103 / PhysRevLett.59.799 , citit online , accesat la 5 decembrie 2020 )

FDM Haldane, Physics Letters 93A, 464-468 (1983)
R. Botet, R. Jullien, M. Kolb, Phys. Rev. B , 28 , 3914-3920 (1983)
WJL Buyers și colab., Phys. Rev. Lett. 56, 371-374 (1986)
Kastumata și colab., Phys. Rev. Lett. 63, 86-88 (1989)
J. Darriet și LP Regnault, Solid State Communications 86, 409-412 (1993)