Projekti / Programi
Nova osnovna stanja frustriranih spinskih sistemov pod vplivom dupiranja
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.02 |
Naravoslovje |
Fizika |
Teoretična fizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P260 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija |
frustriran spinski sistem, spinska reža, spinska tekočina, nemagnetne nečistoče, spinski polaron, superprevodnost, nevtronsko sipanje, Shastry-Sutherlandov model, numerične simulacije
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
22322 |
dr. Samir El Shawish |
Energetika |
Vodja |
2007 - 2008 |
151 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.706 |
Povzetek
V nižjedimenzionalnih frustriranih spinskih sistemih kvantne fluktuacije pogostokrat vodijo do nenavadnih osnovnih stanj. Namesto običajnega magnetnega urejanja izražajo ta stanja nedegenerirano, singletno naravo s končno energijsko režo. Takšno stanje, imenovano tudi stanje spinske tekočine, je bilo nedavno odkrito v dvodimenzionalni spojini SrCu2(BO3)2, čigar izjemne magnetne lastnosti vzbujajo pozornost že zadnjih sedem let. Z odkritjem te spojine je pripadajoči Shastry-Sutherlandov model, ki med drugim ponuja točno rešitev za osnovno stanje, postal ključno teoretično orodje za opis frustriranih spinskih sistemov. Čeprav so termodinamske lastnosti nedopiranega modela danes dobro razumljene, pa so s stališča fizikalnih lastnosti dopirani sistemi še vedno uganka. Cilj predlaganega projekta je torej razumeti in raziskati učinke dopiranja na singletno osnovno stanje danega močno frustriranega spinskega sistema. V ta namen bom vpeljal novo variacijsko metodo, ki ne bo obremenjena z napako majhnega števila mest, in s katero bom numerično raziskal statične in dinamične lastnosti spinskega polarona. Le-ta se namreč formira v okolici nečistoče nad singletnim ozadjem osnovnega stanja. Končni cilj teh raziskav je razložiti nizkofrekvenčne vrhove v spektrih neelastičnega nevtronskega sipanja v SrCu2-xMgx(BO3)2 ter pojasniti lastnosti spinskega polarona, še zlasti njegova najnižja vzbujena stanja in efektivno polaronsko maso. V okviru predlagane numerične metode bom na podlagi teh izračunov imel možnost preveriti tudi navzočnost superprevodnega stanja pri nizkih temperaturah. Potrditev superprevodne faze v Shastry-Sutherlandovem modelu bi gotovo pripomogla k razumevanju enega ključnih vprašanj v fiziki trdne snovi - kakšna je povezava med magnetizmom in superprevodnostjo? Zaradi tega je študija dopiranih frustriranih spinskih sistemov zanimiva ne le s stališča osnovnih raziskav, kjer se lahko nadejamo odkritja novih magnetnih faz in/ali mehanizmov superprevodnosti, pač pa lahko takšna študija odločilno pripomore k razvoju novih superprevodnih materialov na osnovi starševske spojine SrCu2(BO3)2.
Pomen za razvoj znanosti
Razvil sem novo različico numerične metode za izračun lastnih stanj sistema, ki temelji na variacijskem dodajanju novih (baznih) stanj v fazni prostor. Ta metoda ni omejena s končnim številom mest v sistemu, in s tem končnim številom dovoljenih valovnih vektorjev, pač pa s končnim številom stanj v faznem prostoru. Zaradi tega je primernejša za izračun termodinamskih količin, ki so zvezna funkcija položaja oziroma lege v direktnem in recipročnem prostoru. Posebno prikladna je v primeru, ko je lastno stanje sistema dovolj blizu začetnemu (baznemu) stanju, kar vodi do hitrejše konvergence.
Kot prvi sem z omenjeno metodo raziskal naravo osnovnega stanja in nekaj prvih vzbujenih stanj spinskega polarona na neskončni Shastry-Sutherlandovi mreži. Potrdil sem hipotezo, da je doseg spinskega polarona močno omejen na bližnjo okolico nemagnetne nečistoče ter anizotropen v prostoru. Iz same strukture polarona sem pravilno napovedal položaj in inteziteto nove ekscitacije znotraj spinske reže v spektru neelastičnega nevtronskega sipanja na sistemu SrCu_(2-x)Mg_x(BO_3)_2.
Pomen za razvoj Slovenije
Tekom razvoja nove numerične metode ter njene uspešne aplikacije na dopiranem Shastry-Sutherlandovem modelu, sem sodeloval na večih mednarodnih konferencah, objavil nekaj izvirnih znanstvenih publikacij ter navezal stike z raziskovalnimi skupinami po Evropi in ZDA. Na ta način sem prispeval k prepoznavnosti Slovenije kot moderne evropske države z razvito znanstveno-tehnološko bazo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
