Forschung: Neuartiger quantenkriti­scher Punkt in metallischer Umgebung

Als dekonfinierter quantenkritischer Punkt wird ein exotischer Quantenphasenübergang zwischen zwei verschiedenen langreichweitigen Ordnungen bezeichnet. Ein solches Verhalten bricht das Landau-Paradigma der Phasenübergänge und wird für gewöhnlich mit dem Auftreten von neuartigen fraktionalisierten Freiheitsgraden in Verbindung gebracht. Dekonfinierte quantenkritische Punkte wurden in der Vergangenheit ausführlich im Zusammenhang mit isolierenden Magneten untersucht.

Forschung im Rahmen des SFB 1143 in Zusammenarbeit mit der Julius-Maximilians-Universität Würzburg hat nun einen neuen Kandidaten für einen dekonfinierten quantenkritischen Punkt in einem System, welches normalerweise nicht in Verbindung mit solchem Verhalten gebracht wird, identifiziert: ein Halbmetall. Numerische Daten von umfangreichen Quanten-Monte-Carlo-Simulationen legen eine Interpretation im Rahmen eines direkten kontinuierlichen Ordnungs-Ordnungs-Übergangs zwischen einem lückenlosen Dirac-Halbmetall und einem Zustand mit vollständiger Energielücke nah. Dieses Ergebnis stellt möglicherweise die erste Gitterrealisierung eines dekonfinierten quantenkritischen Punktes mit lückenlosen fermionischen Freiheitsgraden dar.

Diese Ergebnisse wurden von den Editoren der Zeitschrift Physical Review Letters als "Editors' Suggestion" ausgewählt.

Z. H. Liu, M. Vojta, F. F. Assaad, L. Janssen,
Metallic and deconfined quantum criticality in Dirac systems,
Phys. Rev. Lett. 128, 087201 (2022) (arXiv)