Frustrazione

Natura (2023) Cita questo articolo

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La frustrazione geometrica in sistemi fortemente correlati può dare origine a una pletora di nuovi stati ordinati e fasi magnetiche intriganti, come i liquidi a spin quantistico1,2,3. I materiali candidati promettenti per tali fasi4,5,6 possono essere descritti dal modello di Hubbard su un reticolo triangolare anisotropo, un modello paradigmatico che cattura l'interazione tra forti correlazioni e frustrazione magnetica7,8,9,10,11. Tuttavia, il destino del magnetismo frustrato in presenza di droganti itineranti rimane poco chiaro, così come la sua connessione con le fasi drogate del modello quadrato di Hubbard12. Qui indaghiamo l'ordine di spin locale di un modello di Hubbard con frustrazione e drogaggio controllabili, utilizzando fermioni ultrafreddi in reticoli ottici anisotropi continuamente sintonizzabili da una geometria quadrata a una triangolare. A metà riempimento e interazioni forti U/t ≈ 9, osserviamo a livello di singolo sito come la frustrazione riduca la gamma delle correlazioni magnetiche e guidi una transizione da un antiferromagnete Néel collineare a una fase a spirale correlata a 120° a corto raggio. Lontano dal metà riempimento, il limite triangolare mostra correlazioni antiferromagnetiche migliorate sul lato drogato con lacune e un'inversione delle correlazioni ferromagnetiche con drogaggi delle particelle superiori al 20%, suggerendo il ruolo del magnetismo cinetico nei sistemi frustrati. Questo lavoro apre la strada all'esplorazione di possibili fasi chirali ordinate o superconduttrici in reticoli triangolari8,13 e alla realizzazione di modelli Hubbard a reticolo quadrato t–t′ che potrebbero essere essenziali per descrivere la superconduttività nei materiali cuprati14.

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