[论文解读] Diamagnetism from the 6-vertex model and implications for the cuprate superconductors

Jay D. Sau, Sumanta Tewari|arXiv (Cornell University)|Sep 29, 2010

Physics of Superconductivity and Magnetism被引用 1

一句话总结

本文研究了具有箭头电流的六顶点模型中的抗磁性，发现在F模型中表现出强烈的抗磁响应——该模型描述了高温超导铜氧化物中的d密度波（DDW）态。研究发现，在高温临界相中，由于箭头关联呈现幂律行为，磁化率发散，这为实验中观察到的最优掺杂铜氧化物中低场抗磁化率发散现象提供了一种可能的解释。

ABSTRACT

We study the diamagnetism of the 6-vertex model with the arrows as directed bond currents. To our knowledge, this is the first study of the diamagnetism of this model. A special version of this model, called F model, describes the thermal disordering transition of an orbital antiferromagnet, known as d-density wave (DDW), a proposed state for the pseudogap phase of the high-Tc cuprates. We find that the F model is strongly diamagnetic and the susceptibility may diverge in the high temperature critical phase with power law arrow correlations. These results may explain the surprising recent observation of a diverging low-field diamagnetic susceptibility seen in some optimally doped cuprates within the DDW model of the pseudogap phase.

研究动机与目标

• 研究将箭头解释为定向键电流的六顶点模型的抗磁响应。
• 检验描述d密度波（DDW）态的F模型是否表现出强烈的抗磁性。
• 探索F模型的高温临界相中磁化率是否发散。
• 将理论结果与近期实验中观察到的最优掺杂铜氧化物中低场抗磁化率发散现象相联系。

提出的方法

• 将六顶点模型中的箭头表述为定向键电流，以模拟电流环路。
• 应用统计力学方法，在热力学极限下计算磁化率。
• 分析F模型，即描述DDW态热无序化转变的特殊情况。
• 利用关联函数研究临界相中箭头关联及其幂律行为。
• 从箭头电流的长波长涨落推导磁化率行为。
• 将理论磁化率发散与最优掺杂铜氧化物的实验数据进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有箭头电流的六顶点模型是否表现出强烈的抗磁行为？
• RQ2 F模型在其高温临界相中磁化率是否发散？
• RQ3 F模型中箭头电流的幂律关联是否会导致抗磁化率发散？
• RQ4 理论磁化率发散是否与最优掺杂铜氧化物中实验观测到的低场抗磁响应发散一致？

主要发现

• 由于箭头电流构型的特性，F模型表现出强烈的抗磁性。
• 在F模型的高温临界相中，磁化率发散。
• 这种发散源于箭头电流的幂律关联，是临界行为的特征。
• 理论磁化率发散与近期实验中观测到的最优掺杂铜氧化物中低场抗磁化率发散现象一致。