Forschung: Hart-Hexagon-Kristalle im Pyrochlor-Antiferromagne­ten

Eines der grundlegenden Probleme der frustrierten Magnete in drei Dimensionen ist das antiferromagnetische Pyrochlor Gitter, ein System, das unkonventionellen Phasen aufweist, die über herkömmliche Ordnungen hinausgehen. Trotz jahrzehntelanger intensiver Forschung hat sich dieses Modell als schwer zugänglich erwiesen und zahlreiche grundlegende Fragen bleiben unbeantwortet. Durch die Anwendung verallgemeinerter Clusteralgorithmen haben wir neue Perspektiven auf den Grundzustand geschaffen. Während frühere Studien hauptsächlich auf die frustrierte tetraedrische Struktur ausgerichtet waren, verlagerte sich unser Fokus auf unfrustrierte Hexagone und die Möglichkeit eines sogenannten Hart-Hexagon-Grundzustandes. Durch einen verallgemeinerten Clusteralgorithmus waren wir in der Lage, variationelle Zustände zu konstruieren. Diese potenziellen Grundzustände sind exponentiell in der linearen Größe des Systems und können als harte, nicht überlappende Hexagone visualisiert werden.

R. Schäfer, B. Placke, O. Benton, R. Moessner,
Abundance of Hard-Hexagon Crystals in the Quantum Pyrochlore Antiferromagnet,
Phys. Rev. Lett. 131, 096702 (2023) (arXiv)