Frustration

Nature (2023)Citer cet article

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La frustration géométrique dans des systèmes fortement corrélés peut donner naissance à une pléthore de nouveaux états ordonnés et de phases magnétiques intrigantes, telles que les liquides à spin quantique1,2,3. Les matériaux candidats prometteurs pour de telles phases4,5,6 peuvent être décrits par le modèle Hubbard sur un réseau triangulaire anisotrope, un modèle paradigmatique capturant l'interaction entre les fortes corrélations et la frustration magnétique7,8,9,10,11. Cependant, le sort du magnétisme frustré en présence de dopants itinérants reste flou, ainsi que son lien avec les phases dopées du modèle carré de Hubbard12. Ici, nous étudions l'ordre de spin local d'un modèle Hubbard avec frustration et dopage contrôlables, en utilisant des fermions ultrafroids dans des réseaux optiques anisotropes réglables en continu d'une géométrie carrée à une géométrie triangulaire. À demi-remplissage et avec de fortes interactions U/t ≈ 9, nous observons au niveau d'un seul site comment la frustration réduit la plage des corrélations magnétiques et entraîne une transition d'un antiferromagnétique colinéaire de Néel à une phase spirale corrélée à courte portée à 120°. Loin du demi-remplissage, la limite triangulaire montre des corrélations antiferromagnétiques améliorées du côté dopé par les trous et une inversion des corrélations ferromagnétiques pour des dopages de particules supérieurs à 20 %, faisant allusion au rôle du magnétisme cinétique dans les systèmes frustrés. Ce travail ouvre la voie à l’exploration d’éventuelles phases chirales ordonnées ou supraconductrices dans des réseaux triangulaires8,13 et à la réalisation de modèles Hubbard à réseau carré t – t′ qui pourraient être essentiels pour décrire la supraconductivité dans les matériaux cuprates14.

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