hrvatski

Utjecaj magnetskog polja na fizikalne osobine transverzalno dimeriziranih Bechgaardovih soli

Bechgaardove soli predmet su intenzivnih teorijskih i eksperimentalnih istraživanja zadnjih dvadeset godina. Zbog svoje specifične kvazi-jednodimenzionalne strukture, fazni dijagram im odlikuje veliko bogatstvo faza koje očituju fundamentalna svojstva kulonskih interakcija. Posebno intrigantna je pojava vala gustoće spina (SDW) inducirana magnetskim poljem predviđena i dobro objašnjena, za slučaj jednostavnih Bechgaardovih soli s centralnosimetričnim anionima poput (TMTSF)2PF6, standardnim modelom kvantiziranog ugnježđenja. Sol (TMTSF)2ClO4, čiji su anioni tetraedarskog oblika, na niskoj temperaturi podliježe faznom prijelazu anionskog uređenja koje dimerizira kristalnu strukturu u smjeru okomitom na organske lance koji čine strukturu Bechgaardovih soli. Dimerizacija ima dalekosežne posljedice na svojstva sustava koje se eksperimentalno opažaju u vidu niza anomalija u faznom dijagramu prijelaza metal-SDW u magnetskom polju, napose fazni prijelaz prvog reda iz SDW kaskade u završnu fazu fizikalno drugačijih svojstava, te kao pojava brzih oscilacija transportnih i termodinamičkih veličina periodičnih spram inverznog magnetskog polja karakteristične frekvencije 260T. U cilju teorijskog objašnjenja ovih pojava u okviru ovog rada razvijena je ekstenzija jednovrpčanog standardnog modela na dvije vrpce uvođenjem efekata transverzalne dimerizacije strukture na općenit način. Nestabilnost metalne faze spram formiranja SDW osnovnog stanja dimeriziranog sustava karakterizirana je hibridizacijom unutarvrpčanih i međuvrpčanih korelacija, sustavno zanemarivanoj u dosadašnjoj literaturi, koja je praćena rigoroznim matričnim računom susceptibilnosti u okviru aproksimacije slučajne faze (RPA). Rezultirajući fazni dijagram u odsustvu magnetskog polja predviđa dva tipa SDW uređenja: SDW0, stabiliziran za male vrijednosti efektivnog dimerizacijskog potencijala V kao međuvrpčani proces analogan standardnom SDW-u bez dimerizacije rešetke, i SDW&plusmn ; ; , stabiliziran za velike vrijednosti V kao unutarvrpčani proces, kombinacija dva SDW-a općenito različitih amplituda na dvije prožimajuće podrešetke dimerizirane strukture. Na intervalu intermedijarnih vrijednosti V, reda veličine transverzalnog međulančanog integrala preskoka elektrona tb, između SDW0 i SDW&plusmn ; ; područja metalno stanje stabilno je do T=0K, i to je područje faznog dijagrama u koje treba smjestiti relaksirani (TMTSF)2ClO4 budući u njemu nema prisutnog SDW uređenja u odsustvu magnetskog polja. Rješenje jednoelektronskog problema koje uključuje kvazi-jednodimenzionalnu vrpcu, nedijagonalni dimerizacijski potencijal i orbitalne učinke magnetskog polja provedeno je egzaktno, tretirajući svaki od učinaka na jednakopravnoj osnovi, čime je omogućena analiza u fizikalno relevantnom režimu intermedijarnih i velikih vrijednosti V indiciranom i najnovijim eksperimentima. Ovakvo rješenje predstavlja ujedno i prvo egzaktno rješenje problema magnetskog proboja i tzv. Starkovog interferometra u geometriji karakterističnoj za sustav s transverzalnom dimerizacijom. Na temelju tog rješenja ostvarena je najbolja prilagodba eksperimentalno izmjerenih brzih oscilacija za srazmjerno veliki iznos efektivnog dimerizacijskog potencijala, V~tb. Složeni račun susceptibilnosti u konačnom magnetskom polju indicira kompeticiju SDW0 i SDW&plusmn ; ; uređenja, induciranu poljem u tom režimu V, gdje su unutarvrpčane korelacije favorizirane pri jačem magnetskom polju u odnosu na međuvrpčane. Izračunati fazni dijagram metal-SDW nestabilnosti reproducira anomalno ponašanje opaženo u eksperimentu: kaskada faznih prijelaza u uređenju tipa SDW0 završava jakim faznim prijelazom u konačnu fazu tipa SDW&plusmn ; ; koja ima svojstvo zadržavanja konstantne kritične temperature do maksimalnih eksperimentalno mjerljivih magnetskih polja. Kvantni Hallov efekt izračunat je poopćenjem Thouless-Kohomotove metode na dimerizirani sustav. Rezultat pokazuje kvantizaciju Hallove vodljivosti slijedom neparnih cijelih brojeva unutar SDW0 kaskade inducirane magnetskim poljem. Na području SDW&plusmn ; ; uređenja, iznad kritičnog polja SDW0→ SDW&plusmn ; ; prijelaza, Hallova vodljivost nije više cjelobrojno kvantizirana već podliježe slijedu oscilacija rastuće amplitude u magnetskom polju, također indiciranim najnovijim eksperimentima.

anionsko uređenje; val gustoće spina; magnetsko polje; magnetski proboj; magnetske oscilacije; kvantni Hallov efekt

nije evidentirano