kagome 格点上代数自旋液体的性质

在最近的工作中，我们论证了特定的代数自旋液体 (ASL) 可能是 S = 1/2 kagome 格点 Heisenberg 反铁磁体的基态。考虑到最近关于 herbertsmithite (ZnCu3(OH)6Cl2) 的实验，这种缺乏自旋能隙的状态颇具吸引力。在此，我们利用低能有效场论和 Gutzwiller 投影波函数更详细地研究了该 ASL 的性质。我们确定了 ASL 的竞争序——其中包括位于布里渊区 M 点的一组磁有序、q = 0 磁有序态、“Hastings”价键固体 (VBS) 态，以及对应于 herbertsmithite 中存在的 Dzyaloshinskii-Moriya (DM) 相互作用项之一的矢量自旋手性有序图案。我们讨论了实验中对磁竞争序和 VBS 竞争序的探测。虽然我们专注于无 DM 相互作用的纯净系统，但我们考虑了微小 DM 相互作用的影响，并论证了令人惊讶的是，它会导致自发破缺的时间反演对称性（对于保持 XY 自旋转对称性的 DM 相互作用，还存在 XY 磁有序）。我们对投影波函数的分析提供了表征 ASL 所有低能激发的“Fermi 速度”的估计——这使我们能够估计比热，其结果与实验对比良好。我们还研究了投影波函数的自旋和键关联，并将这些结果与有效场论的结果进行了比较。尽管有效场论和波函数中的自旋关联似乎匹配得相当好（尽管不完全一致），但键关联却更为令人费解。最后，我们讨论了 herbertsmithite 的相关实验并做出了若干预测。