Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Рік 2026 Том 24, Випуск 1
Завантажити повну версію статті (PDF, Англійською / In English) Open Access

F. M. BUKHANKO

Donetsk Institute for Physics and Engineering Named after O. O. Galkin, N.A.S. of Ukraine, 46 Nauky Ave., UA-03028 Kyiv, Ukraine

Formation of Bosons in SmMnO3+δ as 1D Charge/Spin Density Waves Caused by Confinement of Spinon Pairs in a System of AFM Spin Chains; Step-Like Quantum Hall Effect for Massless Dirac Fermions

1–16 (2026)

PACS numbers: 71.10.Pm, 71.45.Lr, 73.22.Lp, 73.43.Lp, 75.30.Fv, 75.47.Lx

Надійшла 4 вересня 2025 р.

Показано, що поява двох незвичайних пікових особливостей ізотерм 1 і 2 перемагнетування SmMnO3+δ поблизу нульового магнетного поля є природнім наслідком характеристики розділення спін-зарядів раніше добре вивченого теоретично одновимірного Моттового ізолятора у стані квантової Латтинжерової рідини. Звертається увага на ріжницю між двома піковими особливостями ізотерм 1 і 2 перемагнетування поблизу H=0 Е, яка залежить від напрямку зростання напружености зовнішнього магнетного поля. Ми вважаємо, що таку поведінку намагнетованости в області низьких температур зумовлено тим, що поперечна складова зовнішнього магнетного поля закриває спінонну щілину Δs у SmMnO3+δ. Характерною особливістю цього стану є просторове розділення зарядових і спінових збуджень. Згідно з цими дослідженнями, навіть слабке збільшення поперечної складової зовнішнього магнетного поля може привести до подальшого обмеження спінонних пар, що супроводжується появою безщілинних мод власних поздовжніх коливань системи спінового ланцюга. Ми припускаємо, що ступінчасті особливості польових залежностей намагнетованости SmMnO3+δ за температури T=0,6 К є подібними до характеристик ступінчастого квантового Голлового ефекту для безмасових Діракових ферміонів у графені.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: Латтинжерова квантова рідина, одновимірні хвилі зарядово-спінової густини, обмеження спінонних пар, ступінчастий квантовий Голлів ефект для безмасових Діракових ферміонів

Цитування:
F. M. Bukhanko, Formation of Bosons in SmMnO3+δ as 1D Charge/Spin Density Waves Caused by Confinement of Spinon Pairs in a System of AFM Spin Chains; Step-Like Quantum Hall Effect for Massless Dirac Fermions, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 24, No. 1: 1–16 (2026); https://doi.org/10.15407/nnn.24.01.0001
ЛІТЕРАТУРА
  1. J. M. Luttinger, J. Math. Phys., 4: 1154 (1963); https://doi.org/10.1063/1.1704046
  2. D. C. Mattis and E. H. Lieb, J. Math. Phys., 6: 304 (1965); https://doi.org/10.1063/1.1704281
  3. E. Langmann, arXiv:0903.005503 [math-ph] 14 Apr 2010.
  4. U. Ledermann, A dissertation submitted to the ETH Zürich for the degree of the Doctor of Natural Sciences (2001).
  5. E. Langmann, arXiv:math-ph/060604103 14 Apr 2010.
  6. J. Voit, arXiv:cond-mat/951001401 29 Sep 1995.
  7. F. D. M. Haldane, J. Phys. C, 14: 2585 (1981); https://doi.org/10.1088/0022-3719/14/19/010
  8. J.-S. Caux and C. M. Smith, arXiv:1702.0373501 [cond-mat.str-el] 13 Feb 2017.
  9. J. Liang and J. Hu, Quantum Frontiers, 4: 1 (2025); https://doi.org/10.3389/fphy.2025.1541888
  10. S. Rao and D. Sen, arXiv:cond-mat/000549202 6 Jul 2001.
  11. K. Schönhammer and V. Meden, arXiv:cond-mat/960601801 5 Jun 1996.
  12. K. Yaji, I. Mochizuki, S. Kim, Y. Takeichi, A. Harasawa, Y. Ohtsubo, P. Le Fèvre, F. Bertran, A. Taleb-Ibrahimi, A. Kakizaki, and F. Komori, Phys. Rev. B, 87: 241413(R) (2013); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.241413
  13. F. Zwick, D. Jérome, G. Margaritondo, M. Onellion, J. Voit, and M. Grioni, Phys. Rev. Lett., 81: 2974 (1998); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.81.2974
  14. J. Voit, arXiv:cond-mat/000511401 [cond-mat.str-el] 5 May 2000.
  15. J. de Woul and E. Langmann, arXiv:0907.127702 [math-ph] 16 Apr 2010.
  16. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigorieva, S. V. Dubonos, and A. A. Firsov, Nature (London), 438: 197 (2005); https://doi.org/10.1038/nature04233
  17. Y. Zhang, Y.-W. Tan, H. Stormer, and P. Kim, Nature (London), 438: 201 (2005); https://doi.org/10.1038/nature04235
  18. X. Wu, Y. Hu, M. Ruan, N. K. Madiomanana, J. H. Hankinson, M. Sprinkle, C. Berger, and W. A. de Heer, Applied Physics Letters, 95, No. 22: 223108 (2009); https://doi.org/10.1063/1.3266524
  19. E. McCann and V. I. Fal'ko, arXiv:cond-mat/051023702 [cond-mat.mes-hall] 3 Mar 2006.
  20. E. V. Kurganova, H. J. van Elferen, A. McCollam, L. A. Ponomarenko, K. S. Novoselov, A. Veligura, B. J. van Wees, J. C. Maan, and U. Zeitler, Phys. Rev. B, 84: 121407(R) (2011); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.121407
  21. F. N. Bukhanko and A. F. Bukhanko, Low Temp. Phys., 47: 937 (2021); https://doi.org/10.1063/10.0006569