Mobile charge carriers in spin-orbit-entangled exotic magnets
Project goals
Materials containing transition metal ions with a strong spin-orbit coupling may show exotic forms of magnetism appearing due to entanglement of spin and orbital degrees of freedom. Large attention is paid to frustrated systems with dominant Kitaev interaction among moments carried by d5 ions and to systems featuring d4 ions with a singlet-triplet level structure where the magnetic order is linked to a condensation of triplet excitations. Our aim is a theoretical study of doped variants of such systems. Thanks to the complex spin-orbital structure of their electronic states, they are expected to show a number of nontrivial phenomena such as unconventional superconductivity. The project will involve derivation of effective models and their analytical and numerical analysis, focusing on understanding the interplay of doped charge carriers and collective excitations of the magnetic background as well as new phases emerging due to doping. Dynamical meanfield calculations on the level of multiband Hubbard model will be also employed, enabling more realistic treatment of actual materials.
Keywords
transition metal compoundsmicroscopic modelsquantum magnetismspin-orbit couplingfrustrationdopingsuperconductivity
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202200004
Main participants
Masarykova univerzita / Přírodovědecká fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
22-28797S
Alternative language
Project name in Czech
Pohybliví nositelé náboje v exotických magnetech se spin-orbitálním propletením
Annotation in Czech
Materiály obsahující ionty přechodových kovů se silnou spin-orbitální vazbou se mohou vyznačovat exotickými formami magnetismu vznikajícími v důsledku propletení spinových a orbitalových stupňů volnosti. V popředí zájmu jsou frustrované systémy s dominantní Kitaevovou interakcí mezi momenty nesenými ionty s d5 valenční slupkou a též systémy s ionty v d4 konfiguraci typu singlet-triplet, u nichž je vznik magnetického uspořádání spojen s kondenzací tripletních excitací. Naším cílem bude teoretický popis dopovaných variant těchto systémů, u kterých lze díky komplexní spinově-orbitalové struktuře elektronových stavů očekávat řadu netriviálních jevů, například nekonvenční supravodivost. Projekt bude zahrnovat odvozování efektivních modelů a jejich zkoumání analytickými a numerickými metodami. Zaměříme se na porozumění interakci dopovaných nositelů náboje s kolektivními excitacemi magnetického pozadí i na nové fáze vyvolané dopováním. Souběžně budeme provádět výpočty metodou dynamického středního pole na úrovni vícepásového Hubbardova modelu umožňující věrnější popis konkrétních materiálů.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2022
Realization period - end
Dec 31, 2024
Project status
—
Latest support payment
Feb 29, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Mar 12, 2025
Finance
Total approved costs
4,248 thou. CZK
Public financial support
4,248 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
4 248 CZK thou.
Public support
4 248 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Solution period
01. 01. 2022 - 31. 12. 2024