Construção de líquidos de spin quirais por junções de cadeias de spin

• Autor(a) principal: Ferraz, Gabriel Campelo de Melo
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32907
• topic: Matéria condensada; Magnetismo; Líquido quântico de spin; Rede hexagonal; Materiais topológicos; Bosonização; Teoria de campo conforme de borda

Nesse trabalho de tese, buscou-se apresentar um novo método teórico de construção de um líquido quântico de spin quiral (CSL) formado a partir de cadeias de spin de Heisenberg. As cadeias de spin, reunidas inicialmente em trios, eram acopladas na forma de junções Y. Em cada junção Y foi adicionada uma interação quiral entre os três spins das bordas de cada cadeia, além da interação de troca entre os spins vizinhos no bulk das cadeias. Através do estudo anterior de uma junção Y isolada investigou-se aqui sua extensão, estabelecendo o conjunto dessas junções na forma de uma rede hexagonal de cadeias de spin. A análise teórica foi baseada em baixas energias, através da técnica de bosonização e aplicando-se condições de contorno conforme invariantes aos modos bosônicos ou correntes de spin das cadeias. Concluiu-se que o CSL ´e do tipo de Kalmeyer-Laughlin, com suas excitações elementares correspondendo a spinons, excitações magnéticas fracionárias de estatística semiônica. O líquido de spin quiral encontrado também é acompanhado de uma condutância de spin de Hall quantizada e modos de borda nas fronteiras da rede. Estudou-se o espectro (com gap) dos spinons e a estabilidade do líquido quiral através da perturbação de backscattering entre os campos bosônicos quirais de hexágonos vizinhos, e de um modelo de tight-binding efetivo para spinons. A teoria foi capaz de prever uma transição de fase quando o gap de spinons se fecha, resultando na condensação dos spinons ou formação de um CSL estável. Como perspectiva, o método desenvolvido neste trabalho pode ser estendido para outras fases topológicas da matéria e eventualmente ser útil na aplicação de computação quântica topológica.