Quantum solitons in the XXZ model with staggered external magnetic field

The 1-D 1/2-spin XXZ model with staggered external magnetic field, when restricting to low field, can be mapped into the quantum sine-Gordon model through bosonization: this assures the presence of soliton, antisoliton and breather excitations in it. In particular, the action of the staggered field opens a gap so that these physical objects are stable against energetic fluctuations. In the present work, this model is studied both analytically and numerically. On the one hand, analytical calculations are made to solve exactly the model through Bethe ansatz: the solution for the XX + h staggered model is found first by means of Jordan-Wigner transformation and then through Bethe ansatz; after this stage, efforts are made to extend the latter approach to the XXZ + h staggered model (without finding its exact solution). On the other hand, the energies of the elementary soliton excitations are pinpointed through static DMRG (Density Matrix Renormalization Group) for different values of the parameters in the hamiltonian. Breathers are found to be in the antiferromagnetic region only, while solitons and antisolitons are present both in the ferromagnetic and antiferromagnetic region. Their single-site z-magnetization expectation values are also computed to see how they appear in real space, and time-dependent DMRG is employed to realize quenches on the hamiltonian parameters to monitor their time-evolution. The results obtained reveal the quantum nature of these objects and provide some information about their features. Further studies and a better understanding of their properties could bring to the realization of a two-level state through a soliton-antisoliton pair, in order to implement a qubit.

Dynamics of the Heisenberg XXZ model across the ferromagnetic transition

In questa tesi viene presentata un'analisi numerica dell'evoluzione dinamica del modello di Heisenberg XXZ, la cui simulazione è stata effettuata utilizzando l'algoritmo che va sotto il nome di DMRG. La transizione di fase presa in esame è quella dalla fase paramagnetica alla ferromagnetica: essa viene simulata in una catena di 12 siti per vari tempi di quench. In questo modo si sono potuti esplorare diversi regimi di transizione, da quello istantaneo al quasi-adiabatico. Come osservabili sono stati scelti l'entropia di entanglement, la magnetizzazione di mezza catena e lo spettro dell'entanglement, particolarmente adatti per caratterizzare la fisica non all'equilibrio di questo tipo di sistemi. Lo scopo dell'analisi è tentare una descrizione della dinamica fuori dall'equilibrio del modello per mezzo del meccanismo di Kibble-Zurek, che mette in relazione la sviluppo di una fase ordinata nel sistema che effettua la transizione quantistica alla densità di difetti topologici, la cui legge di scala è predicibile e legata agli esponenti critici universali caratterizzanti la transizione.

The q-deformed supersymmetric t-J model with a boundary

The q-deformed supersymmetric t-J model on a semi-infinite lattice is diagonalized by using the level-one vertex operators of the quantum affine superalgebra U-q[sl(2\1)]. We. give the bosonization of the boundary states. We give an integral expression for the correlation functions of the boundary model, and derive the difference equations which they satisfy.

La structure de Jordan des matrices de transfert des modèles de boucles et la relation avec les hamiltoniens XXZ

Les modèles sur réseau comme ceux de la percolation, d’Ising et de Potts servent à décrire les transitions de phase en deux dimensions. La recherche de leur solution analytique passe par le calcul de la fonction de partition et la diagonalisation de matrices de transfert. Au point critique, ces modèles statistiques bidimensionnels sont invariants sous les transformations conformes et la construction de théories des champs conformes rationnelles, limites continues des modèles statistiques, permet un calcul de la fonction de partition au point critique. Plusieurs chercheurs pensent cependant que le paradigme des théories des champs conformes rationnelles peut être élargi pour inclure les modèles statistiques avec des matrices de transfert non diagonalisables. Ces modèles seraient alors décrits, dans la limite d’échelle, par des théories des champs logarithmiques et les représentations de l’algèbre de Virasoro intervenant dans la description des observables physiques seraient indécomposables. La matrice de transfert de boucles D_N(λ, u), un élément de l’algèbre de Temperley- Lieb, se manifeste dans les théories physiques à l’aide des représentations de connectivités ρ (link modules). L’espace vectoriel sur lequel agit cette représentation se décompose en secteurs étiquetés par un paramètre physique, le nombre d de défauts. L’action de cette représentation ne peut que diminuer ce nombre ou le laisser constant. La thèse est consacrée à l’identification de la structure de Jordan de D_N(λ, u) dans ces représentations. Le paramètre β = 2 cos λ = −(q + 1/q) fixe la théorie : β = 1 pour la percolation et √2 pour le modèle d’Ising, par exemple. Sur la géométrie du ruban, nous montrons que D_N(λ, u) possède les mêmes blocs de Jordan que F_N, son plus haut coefficient de Fourier. Nous étudions la non diagonalisabilité de F_N à l’aide des divergences de certaines composantes de ses vecteurs propres, qui apparaissent aux valeurs critiques de λ. Nous prouvons dans ρ(D_N(λ, u)) l’existence de cellules de Jordan intersectorielles, de rang 2 et couplant des secteurs d, d′ lorsque certaines contraintes sur λ, d, d′ et N sont satisfaites. Pour le modèle de polymères denses critique (β = 0) sur le ruban, les valeurs propres de ρ(D_N(λ, u)) étaient connues, mais les dégénérescences conjecturées. En construisant un isomorphisme entre les modules de connectivités et un sous-espace des modules de spins du modèle XXZ en q = i, nous prouvons cette conjecture. Nous montrons aussi que la restriction de l’hamiltonien de boucles à un secteur donné est diagonalisable et trouvons la forme de Jordan exacte de l’hamiltonien XX, non triviale pour N pair seulement. Enfin nous étudions la structure de Jordan de la matrice de transfert T_N(λ, ν) pour des conditions aux frontières périodiques. La matrice T_N(λ, ν) a des blocs de Jordan intrasectoriels et intersectoriels lorsque λ = πa/b, et a, b ∈ Z×. L’approche par F_N admet une généralisation qui permet de diagnostiquer des cellules intersectorielles dont le rang excède 2 dans certains cas et peut croître indéfiniment avec N. Pour les blocs de Jordan intrasectoriels, nous montrons que les représentations de connectivités sur le cylindre et celles du modèle XXZ sont isomorphes sauf pour certaines valeurs précises de q et du paramètre de torsion v. En utilisant le comportement de la transformation i_N^d dans un voisinage des valeurs critiques (q_c, v_c), nous construisons explicitement des vecteurs généralisés de Jordan de rang 2 et discutons l’existence de blocs de Jordan intrasectoriels de plus haut rang.

Orbital multicriticality in spin-gapped quasi-one-dimensional antiferromagnets

Motivated by the quasi-one-dimensional antiferromagnet CaV(2)O(4), we explore spin-orbital systems in which the spin modes are gapped but orbitals are near a macroscopically degenerate classical transition. Within a simplified model we show that gapless orbital liquid phases possessing power-law correlations may occur without the strict condition of a continuous orbital symmetry. For the model proposed for CaV(2)O(4), we find that an orbital phase with coexisting order parameters emerges from a multicritical point. The effective orbital model consists of zigzag-coupled transverse field Ising chains. The corresponding global phase diagram is constructed using field theory methods and analyzed near the multicritical point with the aid of an exact solution of a zigzag XXZ model.

Conservation laws, integrability, and transport in one-dimensional quantum systems

In integrable one-dimensional quantum systems an infinite set of local conserved quantities exists which can prevent a current from decaying completely. For cases like the spin current in the XXZ model at zero magnetic field or the charge current in the attractive Hubbard model at half filling, however, the current operator does not have overlap with any of the local conserved quantities. We show that in these situations transport at finite temperatures is dominated by a diffusive contribution with the Drude weight being either small or even zero. For the XXZ model we discuss in detail the relation between our results, the phenomenological theory of spin diffusion, and measurements of the spin-lattice relaxation rate in spin chain compounds. Furthermore, we study the Haldane-Shastry model where a conserved spin current exists.

Exact solution of the XXZ Gaudin model with generic open boundaries

The XXZ Gaudin model with generic integrable boundaries specified by generic non-diagonal K-matrices is studied. The commuting families of Gaudin operators are diagonalized by the algebraic Bethe ansatz method. The eigenvalues and the corresponding Bethe ansatz equations are obtained. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Exact solution of the A(n-1)((1)) trigonometric vertex model with non-diagonal open boundaries

The A(n-1)((1)) trigonometric vertex model with generic non-diagonal boundaries is studied. The double-row transfer matrix of the model is diagonalized by algebraic Bethe ansatz method in terms of the intertwiner and the corresponding face-vertex relation. The eigenvalues and the corresponding Bethe ansatz equations are obtained.

Exposants géométriques des modèles de boucles dilués et idempotents des TL-modules de la chaîne de spins XXZ

Cette thèse porte sur les phénomènes critiques survenant dans les modèles bidimensionnels sur réseau. Les résultats sont l'objet de deux articles : le premier porte sur la mesure d'exposants critiques décrivant des objets géométriques du réseau et, le second, sur la construction d'idempotents projetant sur des modules indécomposables de l'algèbre de Temperley-Lieb pour la chaîne de spins XXZ. Le premier article présente des expériences numériques Monte Carlo effectuées pour une famille de modèles de boucles en phase diluée. Baptisés "dilute loop models (DLM)", ceux-ci sont inspirés du modèle O(n) introduit par Nienhuis (1990). La famille est étiquetée par les entiers relativement premiers p et p' ainsi que par un paramètre d'anisotropie. Dans la limite thermodynamique, il est pressenti que le modèle DLM(p,p') soit décrit par une théorie logarithmique des champs conformes de charge centrale c(\kappa)=13-6(\kappa+1/\kappa), où \kappa=p/p' est lié à la fugacité du gaz de boucles \beta=-2\cos\pi/\kappa, pour toute valeur du paramètre d'anisotropie. Les mesures portent sur les exposants critiques représentant la loi d'échelle des objets géométriques suivants : l'interface, le périmètre externe et les liens rouges. L'algorithme Metropolis-Hastings employé, pour lequel nous avons introduit de nombreuses améliorations spécifiques aux modèles dilués, est détaillé. Un traitement statistique rigoureux des données permet des extrapolations coïncidant avec les prédictions théoriques à trois ou quatre chiffres significatifs, malgré des courbes d'extrapolation aux pentes abruptes. Le deuxième article porte sur la décomposition de l'espace de Hilbert \otimes^nC^2 sur lequel la chaîne XXZ de n spins 1/2 agit. La version étudiée ici (Pasquier et Saleur (1990)) est décrite par un hamiltonien H_{XXZ}(q) dépendant d'un paramètre q\in C^\times et s'exprimant comme une somme d'éléments de l'algèbre de Temperley-Lieb TL_n(q). Comme pour les modèles dilués, le spectre de la limite continue de H_{XXZ}(q) semble relié aux théories des champs conformes, le paramètre q déterminant la charge centrale. Les idempotents primitifs de End_{TL_n}\otimes^nC^2 sont obtenus, pour tout q, en termes d'éléments de l'algèbre quantique U_qsl_2 (ou d'une extension) par la dualité de Schur-Weyl quantique. Ces idempotents permettent de construire explicitement les TL_n-modules indécomposables de \otimes^nC^2. Ceux-ci sont tous irréductibles, sauf si q est une racine de l'unité. Cette exception est traitée séparément du cas où q est générique. Les problèmes résolus par ces articles nécessitent une grande variété de résultats et d'outils. Pour cette raison, la thèse comporte plusieurs chapitres préparatoires. Sa structure est la suivante. Le premier chapitre introduit certains concepts communs aux deux articles, notamment une description des phénomènes critiques et de la théorie des champs conformes. Le deuxième chapitre aborde brièvement la question des champs logarithmiques, l'évolution de Schramm-Loewner ainsi que l'algorithme de Metropolis-Hastings. Ces sujets sont nécessaires à la lecture de l'article "Geometric Exponents of Dilute Loop Models" au chapitre 3. Le quatrième chapitre présente les outils algébriques utilisés dans le deuxième article, "The idempotents of the TL_n-module \otimes^nC^2 in terms of elements of U_qsl_2", constituant le chapitre 5. La thèse conclut par un résumé des résultats importants et la proposition d'avenues de recherche qui en découlent.

The spectrum of an open vertex model based on the U(q)[SU(2)] algebra at roots of unity

We study the exact solution of an N-state vertex model based on the representation of the U(q)[SU(2)] algebra at roots of unity with diagonal open boundaries. We find that the respective reflection equation provides us one general class of diagonal K-matrices having one free-parameter. We determine the eigenvalues of the double-row transfer matrix and the respective Bethe ansatz equation within the algebraic Bethe ansatz framework. The structure of the Bethe ansatz equation combine a pseudomomenta function depending on a free-parameter with scattering phase-shifts that are fixed by the roots of unity and boundary variables. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Asymmetric exclusion model with impurities

An integrable asymmetric exclusion process with impurities is formulated. The model displays the full spectrum of the stochastic asymmetric XXZ chain plus new levels. We derive the Bethe equations and calculate the spectral gap for the totally asymmetric diffusion at half filling. While the standard asymmetric exclusion process without impurities belongs to the KPZ universality class with an exponent 3/2, our model has a scaling exponent 5/3.

Exact field-driven interface dynamics in the two-dimensional stochastic Ising model with helicoidal boundary conditions

We investigate the interface dynamics of the two-dimensional stochastic Ising model in an external field under helicoidal boundary conditions. At sufficiently low temperatures and fields, the dynamics of the interface is described by an exactly solvable high-spin asymmetric quantum Hamiltonian that is the infinitesimal generator of the zero range process. Generally, the critical dynamics of the interface fluctuations is in the Kardar-Parisi-Zhang universality class of critical behavior. We remark that a whole family of RSOS interface models similar to the Ising interface model investigated here can be described by exactly solvable restricted high-spin quantum XXZ-type Hamiltonians. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

A(n-1) Gaudin model with open boundaries

The A(n-1) Gaudin model with integrable boundaries specified by non-diagonal K-matrices is studied. The commuting families of Gaudin operators are diagonalized by the algebraic Bethe ansatz method. The eigenvalues and the corresponding Bethe ansatz equations are obtained. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Integrated Proteomics Identified Up-regulated Focal Adhesion-mediated Proteins In Human Squamous Cell Carcinoma In An Orthotopic Murine Model.

Understanding the molecular mechanisms of oral carcinogenesis will yield important advances in diagnostics, prognostics, effective treatment, and outcome of oral cancer. Hence, in this study we have investigated the proteomic and peptidomic profiles by combining an orthotopic murine model of oral squamous cell carcinoma (OSCC), mass spectrometry-based proteomics and biological network analysis. Our results indicated the up-regulation of proteins involved in actin cytoskeleton organization and cell-cell junction assembly events and their expression was validated in human OSCC tissues. In addition, the functional relevance of talin-1 in OSCC adhesion, migration and invasion was demonstrated. Taken together, this study identified specific processes deregulated in oral cancer and provided novel refined OSCC-targeting molecules.

Electronic And Structural Study Of Pt-modified Au Vicinal Surfaces: A Model System For Pt-au Catalysts.

Two single crystalline surfaces of Au vicinal to the (111) plane were modified with Pt and studied using scanning tunneling microscopy (STM) and X-ray photoemission spectroscopy (XPS) in ultra-high vacuum environment. The vicinal surfaces studied are Au(332) and Au(887) and different Pt coverage (θPt) were deposited on each surface. From STM images we determine that Pt deposits on both surfaces as nanoislands with heights ranging from 1 ML to 3 ML depending on θPt. On both surfaces the early growth of Pt ad-islands occurs at the lower part of the step edge, with Pt ad-atoms being incorporated into the steps in some cases. XPS results indicate that partial alloying of Pt occurs at the interface at room temperature and at all coverage, as suggested by the negative chemical shift of Pt 4f core line, indicating an upward shift of the d-band center of the alloyed Pt. Also, the existence of a segregated Pt phase especially at higher coverage is detected by XPS. Sample annealing indicates that the temperature rise promotes a further incorporation of Pt atoms into the Au substrate as supported by STM and XPS results. Additionally, the catalytic activity of different PtAu systems reported in the literature for some electrochemical reactions is discussed considering our findings.