論文の概要: Emergence of a Luttinger Liquid Phase in an Array of Chiral Molecules
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.10002v1
- Date: Tue, 10 Feb 2026 17:23:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-11 20:17:43.705795
- Title: Emergence of a Luttinger Liquid Phase in an Array of Chiral Molecules
- Title（参考訳）: キラル分子配列におけるルッティンガー液相の発生
- Authors: Muhammad Arsalan Ali Akbar, Bretislav Friedrich, Sabre Kais,
- Abstract要約: 本研究では, 閉じ込められた非対称トップ分子の線形配列を用いたキラル量子磁性をシミュレーションするためのロバストなプラットフォームを提案する。
スターク型回転状態を実効スピン-1/2$部分空間にマッピングすることにより、基礎となる多体力学を統括する一般化された$XXZ$ハイゼンベルク・ハミルトニアンを厳格に導出する。
その結果,1,2-プロパンジオールアレイを多目的量子シミュレータとして確立し,分子キラリティとトポロジカル多体相の直接顕微鏡的リンクを提供することができた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a robust platform for simulating chiral quantum magnetism using linear arrays of trapped asymmetric top molecules, specifically 1,2-propanediol ($\mathrm{C_{3}H_{8}O_{2}}$). By mapping the Stark-dressed rotational states onto an effective spin-$1/2$ subspace, we rigorously derive a generalized $XXZ$ Heisenberg Hamiltonian governing the underlying many-body dynamics. Unlike standard solid-state models where the topological Dzyaloshinskii-Moriya Interaction (DMI) is introduced phenomenologically, we demonstrate that DMI emerges \textit{ab initio} from the molecular stereochemistry. Specifically, the interference between the transition dipole moments of heterochiral enantiomer pairs (L-R), which breaks inversion symmetry, generates a tunable DMI that stabilizes a Chiral Luttinger Liquid phase. Through a comprehensive phase-diagram analysis, we identify an optimal experimental regime characterized by intermolecular separations of \( r \approx 1.5~\mathrm{nm} \) and intermediate electric-field strengths \( d\varepsilon/B \approx 2.5 \). In this window, the system is protected from trivial field-polarized phases and exhibits a robust gapless spin-spiral texture. Our results establish 1,2-propanediol arrays as a versatile quantum simulator, providing a direct microscopic link between molecular chirality and topological many-body phases.
- Abstract（参考訳）: 特に1,2-プロパンジオール(\mathrm{C_{3}H_{8}O_{2}}$)の線形配列を用いてキラル量子磁性をシミュレーションする頑健なプラットフォームを提案する。
スターク型回転状態を実効スピン-1/2$部分空間にマッピングすることにより、基礎となる多体力学を統括する一般化された$XXZ$ハイゼンベルク・ハミルトニアンを厳格に導出する。
トポロジカルジアルシンスキー-モリヤ相互作用(DMI)が現象論的に導入される標準固体モデルとは異なり、DMIは分子立体化学から \textit{ab initio} を生じる。
具体的には、反転対称性を破るヘテロキラルエナンチオマー対(L-R)の遷移双極子モーメント間の干渉は、キラルルッティンガー液相を安定化させる調節可能なDMIを生成する。
総括的な位相図解析により, \(r \approx 1.5~\mathrm{nm} \) と中間電界強度 \(d\varepsilon/B \approx 2.5 \) の分子間分離を特徴とする最適実験条件を同定した。
この窓では、システムは自明な磁場偏極相から保護され、頑丈な隙間のないスピンスピラルテクスチャを示す。
その結果,1,2-プロパンジオールアレイを多目的量子シミュレータとして確立し,分子キラリティとトポロジカル多体相の直接顕微鏡的リンクを提供することができた。
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