Strongly correlated flat-band systems: Ground-state and low-temperature properties

Stark korrelierte Systeme mit flachen Bändern können interessante Phänomene, wie z.B. Wigner-Kristallisation, fraktionalen
Quanten-Hall-Effekt, makroskopische Magnetiserungssprünge  oder feldgetriebene Spin-Peierls-Übergänge aufweisen. Im Hubbard-Modell  können flache Bänder zu Ferromagnetismus führen.
Im Projekt untersuchen wir solche Flach-Band-Systeme auf frustrierten Gittern, für die exakte lokalisierte  Vielteilchengrundzustände konstruiert werden können. Die zugehörigen Niedrig-Energie-Freiheitsgrade können durch klassische Gitter-Gas-Modelle beschrieben werden. Wir wenden dieses Konzept auf Quanten-Spin-Systeme (beschrieben durch das Heisenberg-Modell) und Elektronensysteme (beschrieben durch das Hubbard-Modell) an. Im Rahmen der effektiven klassischen Gitter-Gas-Modelle kann die Tief-Temperatur-Thermodynamik der korrespondierenden Quantenmodelle bestimmt werden. Für Hubbard-Systeme künnen die lokalisierten Zusände zu ferromagnetischen Grundzustandsphasen führen, die als Pauli-korreliertes Perkolationsproblem  beschrieben werden können. Ein Aufweichen der Flach-Band-Bedingungen kann  zu neuen Quanteneffekten führen.