論文の概要: Thermodynamic properties of the macroscopically degenerate tetramer-dimer phase of the spin-1/2 Heisenberg model on the diamond-decorated square lattice

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.02183v2
• Date: Wed, 08 Jan 2025 09:42:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-09 14:52:50.397463
• Title: Thermodynamic properties of the macroscopically degenerate tetramer-dimer phase of the spin-1/2 Heisenberg model on the diamond-decorated square lattice
• Title（参考訳）: ダイヤモンド被覆正方格子上のスピン-1/2ハイゼンベルク模型の微視的縮退四量体-二量体相の熱力学特性
• Authors: Katarina Karlova, Andreas Honecker, Nils Caci, Stefan Wessel, Jozef Strecka, Taras Verkholyak,
• Abstract要約: ダイヤモンド被覆正方格子上のスピン-1/2ハイゼンベルク反強磁性体は様々な量子相を示す。 二量体-テトラマー相近傍で生じる異常熱力学特性を詳細に研究した。 断熱脱磁性下では, 絶対零温度への効率的な冷却を促進する改良された磁気カロリック効果が検出される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The spin-1/2 Heisenberg antiferromagnet on the diamond-decorated square lattice in the presence of a magnetic field displays various quantum phases including the Lieb-Mattis ferrimagnetic, dimer-tetramer, monomer-dimer, and spin-canted phases, in addition to the trivial fully saturated state. Thermodynamic properties of this model are investigated using several complementary analytical and numerical methods such as exact diagonalization up to the systems of 40 spins, an effective monomer-dimer description, sign-problem-free quantum Monte Carlo simulations for up to 180 spins, and a decoupling approximation. Our particular attention is focused on the parameter region favoring the dimer-tetramer phase. This ground state can be represented by a classical hard-dimer model on the square lattice and retains a macroscopic degeneracy even under a magnetic field. However, the description of the low-temperature thermodynamics close to the boundary between the macroscopically degenerate dimer-tetramer and the non-degenerate monomer-dimer phases requires an extended classical monomer-dimer lattice-gas model. Anomalous thermodynamic properties emerging in the vicinity of the dimer-tetramer phase are studied in detail. Under the adiabatic demagnetization we detect an enhanced magnetocaloric effect promoting an efficient cooling to absolute zero temperature, provided that the system reaches the dimer-tetramer ground state at zero field.
• Abstract（参考訳）: 磁性体の存在下でのダイヤモンド被覆正方格子上のスピン-1/2ハイゼンベルク反強磁性体は、自明な飽和状態に加えて、リーブ-マティスフェライト磁性体、ジマー-テトラマー、モノマー-二量体、スピン-カント相などの様々な量子相を示す。 このモデルの熱力学特性は、40スピンの系への正確な対角化、有効モノマー-二量体記述、最大180スピンの符号プロブレムフリー量子モンテカルロシミュレーション、デカップリング近似など、いくつかの相補的解析的および数値的手法を用いて研究されている。 特に,二量体-テトラマー相を優先するパラメータ領域に注目した。 この基底状態は正方格子上の古典的なハードダイマーモデルで表すことができ、磁場下においてもマクロな縮退性を保持する。 しかし、マクロ的に縮退した二量体-テトラマーと非縮退した単量体-二量体相の境界に近い低温熱力学の記述は、拡張された古典的な単量体-二量体格子-ガスモデルを必要とする。 二量体-テトラマー相近傍で生じる異常熱力学特性を詳細に研究した。 アディアバティック・デマグネット化の下では、ゼロ磁場で二量体-テトラマー基底状態に達すると、効率的な冷却を絶対零温度まで促進する強磁場効果を検出する。

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