饱和铁磁性的量子几何界

尽管铁磁性在自然界中普遍存在，但只有在非常有限的条件下才能预测基态中铁磁性的出现，例如在具有排斥相互作用的平带系统中，或在无限大库仑排斥下的单空穴能带中等等。在此，我们基于巡游电子系统中电子波函数的量子几何，提出了实现饱和铁磁性的一般条件。通过分析与铁磁绝缘体或半金属相关的、具有整数能带填充的多带排斥 Hubbard 模型的自旋激发，我们表明在强关联极限下，量子几何能够稳定 Goldstone 模式。我们的理论表明，除了先前研究的平带系统及其变体之外，铁磁性在一大类绝缘体和半金属中也是稳定的。此外，我们严格证明了在任何具有平凡量子几何的系统中（包括所有半满系统），饱和铁磁性都是被禁止的。我们相信，我们的发现揭示了量子几何与铁磁性之间的深刻联系，这可以扩展到巡游电子系统中各种对称性破缺的基态。