Small polaron model - electrons coupled to hard-core bosons

Klemen Kovač

Published Aug 16, 2022• 0 citations

Abstract

Elektron elektrostatsko interagira z okoliškimi gradniki kristalne rešetke polarizabilnega kristala. Kot posledica interakcije se okoli elektrona deformira rešetka in se tvori polaronski kompleks. Lastnosti polarona, kvazidelca elektron-fononske sklopitve, so precej drugačne od lastnosti prostega elektrona. Fizikalne lastnosti sistema, v katerem je omenjena interakcija prisotna, so lahko torej povsem drugačne kot lastnosti sistema, kjer je ta sklopitev zanemarljiva. Že kar nekaj časa je znano, da interakcija elektronov s fononi omogoča nastanek nizkotemperaturne superprevodnosti. Ni pa še povsem jasno, ali elektron-fononska sklopitev igra ključno vlogo tudi pri mehanizmu visokotemperaturnih superprevodnikov in pri kolosalni magnetoupornosti feromagnetnih oksidov. Magistrsko delo se posveča modelu majhnega polarona. Standardni Holstein-Hubbardov model omejimo z zamenjavo fononov z bozoni s trdo sredico (HCB). HCB model apliciramo na enodimenzionalni sistem enega oziroma dveh elektronov. Analiziramo statične lastnosti sistemov kot so energijska disperzija najnižjih stanj, pričakovano število bozonov v teh stanjih, kinetična energija, kvazidelčna teža in efektivna masa polarona, ter spektralno funkcijo. Obnašanje modela se zaradi omejitve trde sredice precej razlikuje od napovedi standardnega Holstein-Hubbardovega modela. Kljub temu pa je model še kako relavanten, saj se njegove prostostne stopnje ujemajo s prostostnimi stopnjami verige spinov-1/2 in posledično omogoča opis spinskih polaronov. V zaključku omenimo nekaj potencialnih smeri nadaljnega dela.

Related papers

Theoretical study of electronic properties of high-Tc superconductors and other materials with strongly correlated electrons

Dominique Geffroy

V prvni casti teto prace (kapitoly 1 až 7) jsou strucně představeny oblasti naseho výzkumu a některe nastroje použivane při studiu elektronove struktury systemů se silně korelovanými elektrony. V kapitolach 8 a 9 pak pojednavame o nasich hlavnich výsled- cich z oblasti elektronove struktury kupratových supravodiců s vysokou hodnotou teploty supravodiveho přechodu T c , a z oblasti excitonove kondenzace v ramci Hubbardova modelu. Dispersni relace fermionových excitaci ve vysokoteplotnich supravodicich byla stu- dovana s využitim selfkonsistentni varianty fenomenologickeho modelu, kde nabite kvaz- icastice interaguji se spinovými fluktuacemi. Vstupy pro výpocty - pasova struktura a spinova susceptibilita χ - byly ziskany fitovanim fotoemisnich a neutronových dat v před- chozi praci Thomase Dahma a spolupracovniků [T. Dahm et al., Nature Physics. 5, 217 (2009)]. Nase hlavni výsledky jsou tyto: (i) Potvrdili jsme zjistěni T. Dahma a spolupra- covniků, že hlavni zlom (“kink”) v dispersni relaci podel hlavni diagonaly Brillouinovy zony je - pro dane hodnoty vstupnich parametrů - urcen tzv. horni větvi přesypacich hodin ve spektru spinove susceptibility χ. (ii) Vliv na fermionovou dispersni relaci tzv. rezonancniho modu ve spektru χ silně zavisi na jeho ctvrtem standardizovanem momentu (anglicky “kurtosis”) v prostoru kvazihybnosti. Nizka (vysoka) hodnota momentu ma za nasledek zanedbatelný (významný) vliv modu na dispersni relaci podel hlavni diagonaly Brillouinovy zony. (iii) Energie zlomu klesa s rostoucim uhlem mezi řezem Fermiho plochy a hlavni diagonalou Brillouinovy zony, v kvalitativnim souladu s nedavno ziskanými ex- perimentalnimi poznatky. Tento trend je objasněn, zaroveň předpovězeny urcite vlastnosti uhlove zavislosti zlomu. Objevili jsme mechanismus, který vede ke vzniku spinove textury v k prostoru v ramci nedegenerovaneho dvojpasoveho Hubbardova modelu, daný spontannim narusenim syme- trie způsobeným elektronovými korelacemi. S využitim dynamicke teorie středniho pole ukazujeme, že dopovani tripletniho excitonoveho izolantu může vest ke vzniku nových ter- modynamických fazi s jedinecnými vlastnostmi. Numericke výsledky jsou interpretovany s využitim nastrojů analogických těm, ktere jsou použivany v kontextu teorie tzv. dvojne výměny. Spinove textury v k prostoru jsou zajimave z toho důvodu, že maji řadu aplikaci v oblasti spintroniky. Nas výsledek je významný tim, že ukazuje, jak mohou spinove textury vzniknout bez přispěni spin-orbitalni interakce.

Jan 1, 20170 citations

Transport v integrabilni klasični spinski prostorsko-časovni mreži

Žiga Krajnik

V delu studiramo transport v Landu-Lifshitzovem modelu na mreži v eni prostorski dimenziji, ki predstavlja klasicen analog kvantne spinske verige. Model motiviramo s kvantnomehansko obravnavo izmenjalne interakcije. Vpeljemo koncept integrabilnosti v klasicni mehaniki ter zapisemo enacbe gibanja modela z uporabo Laxovih operatorjev in pogoja nicelne ukrivljenosti. Integrabilnost modela sledi iz involutivne lastnosti para matrik monodromij, ki jo dokažemo z uporabo R-matrike. Predstavimo Trotterjev razcep Liouvillove enacbe, ki nam omogoci ucinkovito simulacijo dinamike modela. Naiven razcep modela se izkaže za neintegrabilnega, kar potrdimo z izracunom Lyapunovega spektra. Uvedemo novo integrabilno posplositev Landau-Lifshitzovega modela na diskretno krajevno-casovno mrežo ter poiscemo dvodelcni hamiltonian, ki generira želeno dinamiko ter novo R-matriko modela. Pokažemo, da je taksen model sam svoj dual. V nemagnetiziranem stanju se model izkaže za superdifuzivnega, z analizo korelacijskih funkcij pokažemo, da spada v Kardar-Parisi-Zhangov univerzalnostni razred. V magnetiziranem stanju prevlada balisticno obnasanje, opazimo bogato odvisnost korelacijske funkcije magnetizacije od celotne magnetizacije.

Jan 1, 20190 citations

Dual approach in theoretical condensed matter physics

Gombar, Sonja

U ovoj disertaciji su obrađena tri značajna problema u teorijskoj fizici kondenzovanog stanja posredstvom dualnih pristupa. Prvi deo doktorata obuhvata ispitivanje eksitonske disperzije četiri aromatična ugljovodonika. Teorijske krive, bazirane na modelu Frenkelovih neinteragujućih eksitona, upoređene su sa eksperimentalnim podacima i uočeno je zadovoljavajuće slaganje. Perturbativne korekcije, koje potiču od eksiton-eksiton interakcija, su zanemarljive. U drugoj glavi doktorata ispitana je korelacija između kvantne zamršenosti i kvantne koherentnosti u sistemima spinskih kubita. Veza je istražena u sistemima sa Đalošinski-Morija interakcijom, kao i dva tipa anizotropije. Metod kvantne renormalizacione grupe korišćen je za uočavanje korelacije u sistemima različitih dimenzija, ali i za ispitivanje veze dve kvantno-informatičke veličine sa kvantnim faznim prelazima sistema. Treća glava doktorata posvećena je analizi odzivne funkcije i najvećeg Ljapunovljevog eksponenta jako prigušenog Frenkel-Kontorova modela sa dva tipa neharmonijskog konveksnog međučestičnog potencijala. Dobijeni rezultati su upoređeni sa rezultatima standardnog Frenkel-Kontorova modela, kao i sa dostupnim eksperimentalnim podacima u sistemima talasa gustine naboja, Džozefsonovih spojeva i koloidnim sistemima. Uočeni su tragovi dinamičkog zaključavanja i Šapirovi stepenici u oba smera kretanja čestica.

Mar 3, 20220 citations

Nedestruktivno slikanje in magnetometrija s Faradayevo rotacijo v plinu cezijevih atomov

Tina Arh

V magistrski nalogi je opisana uporaba Faradayevega pojava za izdelavo opticnega magnetometra z vrocimi cezijevimi atomi, magnetometra s hladnimi cezijevimi atomi in za nedestruktivno slikanje hladnih atomov. Na zacetku dela predstavimo fizikalno ozadje obravnavanih pojavov, predvsem paramagnetne Faradayeve rotacije, pa tudi Larmorjeve precesije in opticnega crpanja. V nadaljevanju opisemo osnovne principe delovanja opticnega magnetometra, pri cemer za boljse razumevanje prepletamo klasicno in kvantnomehansko sliko pojavov, kot sta opticno crpanje in Larmorjeva precesija. Predstavimo režime delovanja magnetometra in opisemo relaksacijske mehanizme, ki zavirajo idealno delovanje naprave. Nato opisemo izvedbo opticnega magnetometra v Laboratoriju za hladne atome, eksperimentalno postavitev in izbrane pogoje delovanja. Predstavimo eksperimente, ki nam omogocijo karakterizacijo opticnega crpanja, obcutljivosti magnetometra in Faradayeve rotacije, ter pokažemo meritev radiofrekvencnega suma ozadja. V naslednjem poglavju se posvetimo eksperimentalni postavitvi magnetometra s hladnimi atomi, ki nam omogoca merjenje magnetnega polja v oblaku atomov pri temperaturi blizu absolutne nicle. Pojasnimo tudi manipulacijo atomskih stanj z radiofrekvencnimi pulzi in izmerimo njene ucinke. V zadnjem poglavju opisemo se osnovne principe nedestruktivnega Faradayevega slikanja hladnih atomov ter protokol zajemanja in obdelave slik. Pokažemo nekaj primerov opazovanja propagacije oblaka hladnih atomov s serijo Faradayevih slik in primerjavo destruktivnosti za razlicne frekvence žarka za slikanje. Nazadnje opisemo se nacrte in ideje za nadaljnje delo in razvoj na vseh treh podrocjih.

Jan 1, 20190 citations

Filozofski, fizički i medijski elektron

Marko Grba

SažetakU suvremeno doba sve većeg utjecaja elektroničkih medija kako na psihologiju pojedinca tako i na društvo općenito, valjalo bi se ozbiljnije posvetiti filozofskoj analizi same osnovice tog načina komuniciranja: elektronu.To podrazumijeva i detaljno ulaženje u poimanja moderne fizike o prirodi materije, prije svega kvantne teorije polja i teorije relativnosti.Postavlja se pitanje što je elektron, što znači reći da je to elementarna čestica i uopće što je značenje pojma elementarna čestica?Također, kako je moguće česticama prenositi signale, dakle komunicirati na daljinu i bežično?Koje je značenje pojma fizička interakcija i koja je priroda interakcije?

In medias resJan 1, 20180 citations

Simulating quantum memory on alkali atoms

Bor Luka Urlep

Z elektromagnetno vzbujeno prosojnostjo (EIT) dosežemo, da za resonančno svetlobo sicer neprepusten ansambel alkalijskih atomov postane prosojen. V tem procesu nastane kolektivna vzbuditev, tako imenovani polariton temnega stanja, ki predstavlja superpozicijo svetlobnega in atomskega stanja. Razmerje med obema komponentama določa skupinsko hitrost polaritona, ki jo lahko nadzorujemo s koherentnim kontrolnim svetlobnim poljem. Na ta način kvantno stanje vhodne svetlobe koherentno prepišemo v kolektivno stanje atomov in ga po določenem času ponovno preberemo. EIT velja za zelo perspektiven način shranjevanja svetlobe. V nalogi modeliramo glavne procese kvantnega pomnilnika tipa EIT na alkalijskih atomih s poudarkom na analizi stanj posameznih atomov in ga numerično simuliramo. Rezultate simulacij primerjamo z rezultati laboratorijskih eksperimentov. Pri tem se je izkazalo pomembno, da upoštevamo disipativne procese, za kar uporabimo formalizem odprtih kvantnih sistemov.

Sep 17, 20260 citations