Neue Einblicke in Kitaev-Modelle und Materialien anhand von Problemen weniger und vieler Anyonen

• Antragsteller: Professor Dr. Inti Sodemann Villadiego
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 542614019

Das Kitaev-Wabenmodell ist ein exakt lösbarer Spins-Hamiltonian, der einen faszinierenden Grundzustand mit emergenten Majorana-Fermionen und nicht-abelschen anyonischen Teilchen aufweist. Während Materialien wie alpha-RuCl3 durch ein Modell beschrieben werden, welches dem Kitaev-Hamiltonian nahe kommt, sind diese jedoch auch beträchtlichen Störungen ausgesetzt, welche die exakte Lösbarkeit zerstören und sie in einen anderen Grundzustand versetzen. Unsere Forschung zielt darauf ab, die Auswirkungen dieser Störungen auf das Kitaev-Modell zu bestimmen, indem wir untersuchen, wie sie die Dispersionen und die Symmetriedarstellungen der Anyon-Quasiteilchen und ihrer gebundenen Zustände in der Kitaev-Spinflüssigkeit verändern. Indem wir systematisch und quantitativ analysieren, wie Anyonen und ihre gebundenen Zustände zu kritischen Punkten und Regimen ohne Anregungslücke getrieben werden, werden wir die Natur jener Phasen aufdecken, die mit ihrer Vermehrung verbunden sind und welche die ideale Kitaev-Spinflüssigkeit umringen. Unsere Studie wird Aufschluss über die endgültige Natur der mysteriösen Zustände geben, die in alpha-RuCl3 beobachtet wurden, wie beispielsweise jene, die durch das Auftreten von Oszillationen der thermischen Leitfähigkeit unter Anwendung von Magnetfeldern in der Ebene aufgedeckt wurden. Wir werden auch einen Forschungszweig für Kitaev-Mehrschichtmodelle entwickeln, der die Natur der Zustände untersucht, die in solchen mehrschichtigen Erweiterungen des Kitaev-Modells realisiert werden, und den Einfluss von Zwischenschichtkopplungen auf das Auftreten von exotischen und konventionellen Zuständen in diesen Kitaev-Systemen bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen