Kagome 晶格上自旋-1/2 海森堡模型作为量子临界系统

通过对 Kagome 晶格上具有环交换耦合 $J_{r}$ 的自旋-1/2 海森堡模型进行精确对角化研究，我们发现纯海森堡模型（$J_{r}=0$）处于一个量子临界点，其证据是在 $J_{r}=0$ 处存在能级免交叉以及基态能量对 $J_{r}$ 的二阶导数发散。因此，与普遍看法相反，纯海森堡模型在热力学极限下应是无能隙的。同时，我们发现环交换耦合将系统驱动到一个具有更短程自旋关联的状态，其局域自旋关联模式等同于三角晶格上反铁磁海森堡模型的模式（自旋结构因子的峰值移动到动量 $\vec{q}=(\frac{4\pi}{3},0)$ 处）。环交换耦合也极大地增强了该状态与 Marston-Zeng 自旋佩尔斯固态（在二聚体-二聚体关联方面）的相似性，尽管尚不清楚这种关联在热力学极限下是否会固化为静态序。