p轨道六角晶格中费米原子的双交换铁磁性
一大类强关联量子材料具有显著的洪德耦合特性。然而迄今为止,冷原子量子模拟器主要聚焦于莫特绝缘体附近的单轨道费米-哈伯德系统。本研究表明,装载于六方晶格p能带的排斥相互作用费米子为研究"洪德性"与"莫特性"的相互作用提供了独特平台。该团队理论预测显示:尽管存在几何阻挫,轨道自由度仍会产生丰富的相图,其中巡游铁磁金属态与自旋为1的反铁磁绝缘体态相互竞争,并在半填充附近呈现受密度调控的一级相变这一意外现象。铁磁性首先在低填充度下通过平带机制出现,随后借助双交换机制(自旋排列以避免洪德定则惩罚,代价是牺牲狄拉克费米子动能)在更强相互作用和更高填充度下持续存在。该研究进一步论证顺磁态实为关联"洪德金属"。因此,p轨道费米气体为研究局域化自旋与巡游自旋共存的多轨道系统中竞争性交换机制,提供了理想的实验研究体系。

