論文の概要: Directly imaging spin polarons in a kinetically frustrated Hubbard
system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.12951v1
- Date: Thu, 24 Aug 2023 17:41:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-25 12:56:05.685236
- Title: Directly imaging spin polarons in a kinetically frustrated Hubbard
system
- Title（参考訳）: 運動的フラストレーションハバード系におけるスピンポーラロンの直接イメージング
- Authors: Max L. Prichard, Benjamin M. Spar, Ivan Morera, Eugene Demler, Zoe Z.
Yan and Waseem S. Bakr
- Abstract要約: 磁気ポーラロンは、ドープ電荷キャリアの運動エネルギーと超交換スピン相互作用の相互作用から生じる。
ここでは、超低温原子で実現した三角格子ハバード系におけるイテナントスピンポーラロンを画像化する。
対照的に、電荷ドーパント付近では強磁性相関が見られ、これは溶出性長岡効果の現れである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The emergence of quasiparticles in quantum many-body systems underlies the
rich phenomenology in many strongly interacting materials. In the context of
doped Mott insulators, magnetic polarons are quasiparticles that usually arise
from an interplay between the kinetic energy of doped charge carriers and
superexchange spin interactions. However, in kinetically frustrated lattices,
itinerant spin polarons - bound states of a dopant and a spin-flip - have been
theoretically predicted even in the absence of superexchange coupling. Despite
their important role in the theory of kinetic magnetism, a microscopic
observation of these polarons is lacking. Here we directly image itinerant spin
polarons in a triangular lattice Hubbard system realised with ultracold atoms,
revealing enhanced antiferromagnetic correlations in the local environment of a
hole dopant. In contrast, around a charge dopant, we find ferromagnetic
correlations, a manifestation of the elusive Nagaoka effect. We study the
evolution of these correlations with interactions and doping, and use
higher-order correlation functions to further elucidate the relative
contributions of superexchange and kinetic mechanisms. The robustness of
itinerant spin polarons at high temperature paves the way for exploring
potential mechanisms for hole pairing and superconductivity in frustrated
systems. Furthermore, our work provides microscopic insights into related
phenomena in triangular lattice moir\'{e} materials.
- Abstract（参考訳）: 量子多体系における準粒子の出現は、多くの強い相互作用を持つ物質のリッチな現象論の根底にある。
ドープモット絶縁体の文脈では、磁気ポーラロンは、通常、ドープ電荷キャリアの運動エネルギーと超交換スピン相互作用の間の相互作用から生じる準粒子である。
しかし, 速度論的フラストレーション格子では, 超交換結合が存在しない場合でも, スピンポーラロン(ドーパントとスピンフリップの境界状態)が理論的に予測されている。
運動磁性の理論において重要な役割を担っているにもかかわらず、これらのポーラロンの微視的観察は欠如している。
ここでは、極低温原子で実現された三角形格子ハバード系における偏極性スピンポラロンを直接撮像し、ホールドーパントの局所環境における反強磁性相関を明らかにした。
一方,電荷ドーパント付近では強磁性相関がみられ,長岡効果の顕在化がみられた。
これらの相関関係の進化を相互作用とドーピングと共に研究し,高次相関関数を用いて超交換機構と運動機構の相対的寄与をさらに解明する。
高温におけるイテナントスピンポーラロンの堅牢性は、フラストレーション系におけるホールペアリングと超伝導の潜在的なメカニズムを探索する方法である。
さらに, 本研究は, 三角形格子moir\'{e} 材料の関連現象の微視的考察を提供する。
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