論文の概要: Tuning Charge Density Wave in the Transition from Magnetically Frustrated Conductor to Ferrimagnetic Insulator in Carbon Nanowire within Boron Nitride Nanotube

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.08830v1
• Date: Thu, 10 Apr 2025 08:21:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-15 16:49:42.522217
• Title: Tuning Charge Density Wave in the Transition from Magnetically Frustrated Conductor to Ferrimagnetic Insulator in Carbon Nanowire within Boron Nitride Nanotube
• Title（参考訳）: 窒化ホウ素ナノチューブ内カーボンナノワイヤにおける磁歪導体から強磁性絶縁体への遷移における電荷密度波の調整
• Authors: Chi Ho Wong, Zong Liang Guo, King Cheong Lam, Chun Pong Chau, Wing Yu Chan, Chak-yin Tang, Yuen Hong Tsang, Leung Yuk Frank Lam, Xijun Hu,
• Abstract要約: 強磁性材料とともにエキゾチック電荷密度波(CDW)の出現について検討した。 本研究は, 窒化ホウ素ナノチューブ (BNT) 内に線状炭素鎖 (LCC) をカプセル化することにより, 短距離CDW状態が生じることを示す。 2.3eVの電気励起を施すことで、量子スイッチング用途に急激なジグザグ-超伝導遷移を引き起こす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The emergence of exotic charge density wave (CDW) alongside ferrimagnetism materials opens exciting new possibilities for quantum switching, particularly in field-tuning CDW electronics. However, these two phenomena often compete and rely heavily on strong electronic correlations. While carbon nanowire arrays have been experimentally shown to exhibit ferromagnetism above 400 K, our research shows that encapsulating a linear carbon chain (LCC) within zigzag boron nitride nanotubes (BNT) induces a short-range CDW state under a competing effect of ferrimagnetism and magnetic frustrations. However, for this exotic feature to occur, the LCC needs to break the symmetry along the circular plane of the BNT. Then we utilize a Monte Carlo model to identify the optimal length of LCC@BNT to tackle its size effect, while also comparing the stability of chains provided by carbon nanotubes. The shorter LCC@BNT displays a more prominent long-range CDW pattern with a tunneling barrier of 2.3 eV on the Fermi surface, transitioning into an unconventional insulator. Meanwhile, magnetic frustrations disappear, and ferrimagnetism remains stable up to 280 K. Our discovery of ferrimagnetic CDW carbyne insulators, which function without conventional periodic lattice distortion, spin-orbit coupling, or complex d and f hybridization represents a groundbreaking shift in thinking, which demonstrates that such exotic properties are not exclusive to transition metal elements. We anticipate that spin fluctuations in LCC@BNT could enable fine-tuning of the CDW pattern, and applying an electric excitation of 2.3 eV triggers an abrupt insulator-to-conductor transition for quantum switching applications.
• Abstract（参考訳）: 強磁性材料とともにエキゾチック電荷密度波(CDW)が出現すると、量子スイッチングのエキサイティングな新しい可能性、特に電場調整CDWエレクトロニクスが開かれる。 しかし、この2つの現象は強い電子相関に強く依存し、しばしば競合する。 炭素ナノワイヤアレイは400K以上の強磁性を示すことが実験的に証明されているが、我々の研究は、ジグザグホウ素窒化物ナノチューブ(BNT)内に線状炭素鎖(LCC)をカプセル化することで、強磁性と磁気フラストレーションの競合効果の下で短距離CDW状態が誘導されることを示した。 しかし、このエキゾチックな特徴が起こるためには、LCCはBNTの円面に沿って対称性を破る必要がある。 次に, モンテカルロモデルを用いてLCC@BNTの最適長を同定し, カーボンナノチューブの鎖の安定性を比較した。 短いLCC@BNTは、フェルミ面に2.3eVのトンネル障壁を持つより顕著な長距離CDWパターンを示し、非伝統的な絶縁体へと遷移する。 鉄磁性CDWカーバインの絶縁体は、従来の周期的格子歪み、スピン軌道結合、複素dとfハイブリダイゼーションを伴わずに機能しており、このようなエキゾチックな性質は遷移金属元素に限らないことを示す。 LCC@BNTのスピン揺らぎはCDWパターンの微調整を可能にし、2.3eVの電気励起を施すことで、量子スイッチングアプリケーションに対する急激な絶縁体-導体間遷移が引き起こされると予想する。

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