Tensor-Netzwerk Ansatz für das zweidimensionale Kondo Gitter

• Antragsteller: Dr. Matthias Peschke
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497779765

Zweidimensionale stark korrelierte Elektronensysteme zählen zu den interessantesten Systemen in der Theorie der kondensierten Materie. Starke Quanteneffekte führen hier zu faszinierenden Materiezuständen, wie zum Beispiel Nicht-Fermi-Flüssigkeitsverhalten, Hochtemperatursupraleitung und kollektiver Ordnung von Ladungs- und orbitalen Freiheitsgeraden. Exotische magnetische Phasen treten insbesondere dann auf, wenn die Geometrie des Gitters nicht zur magnetischen Ordnung passt. Ein Effekt, der in der Fachsprache geometrische Frustration genannt wird.Das Kernziel des vorliegenden Forschungsprojektes ist die Untersuchung der magnetischen Eigenschaften von einem zweidimensionalen System mit elektronischen und magnetischen Freiheitsgraden auf magnetisch frustrierten Gitterstrukturen. Hierfür wird ein moderner Tensor-Netzwerk Ansatz (infinite projected entangled pair state (iPEPS) approach) für die numerische Simulation dieser Systeme verwendet. Dadurch ist es möglich die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Komponenten präzise zu berücksichtigen. Der Magnetismus dieser Systeme ist insbesondere deswegen spannend, weil das elektronische System als Vermittler zwischen den verschiedenen magnetischen Komponenten fungiert. Die Berücksichtigung von geometrischer Frustration kann so zu interessanten Rückkopplungen auf das elektronische System führen.Die Berechnungen werden sowohl für ein Dreiecksgitter als auch für ein Quadratgitter mit Diagonalverbindungen durchgeführt. Beide Gitterstrukturen sind nicht kompatibel mit antiferromagnetischer Ordnung und stellen daher frustrierte Systeme dar. Die Ergebnisse beider Berechnungen werden anschließend kombiniert um ein generelles Verständnis für die Auswirkungen von geometrischer Frustration auf den Magnetismus zu erhalten.Das verwendete Modell ist das Kondogittermodell und dient zur qualitativen Beschreibung der magnetischen Eigenschaften von Schwerfermionensystemen. Bereits existierende Experimente für diese Art von Materialien zeigen in der Tat ungewöhnliche magnetische Zustände, falls das zugrundeliegende Gitter die magnetische Ordnung frustriert. Das Material CePdAl stellt ein konkretes Beispiel dar. Das vorliegende Forschungsprojekt soll helfen die qualitativen Mechanismen dieser exotischen Phasen zu verstehen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle