Towards holographic flat bands

La holografía es una técnica fotográfica que permite obtener una imagen registrando la luz dispersa de un objeto y presentándola de forma que parezca tridimensional. Motivados por esta técnica, se han establecido conexiones entre modelos de D dimensiones con sistemas en D-1 dimensiones, lo que se conoce como la dualidad holográfica. La principal ventaja de esta dualidad, es que permite estudiar sistemas fuertemente interactuantes investigando el sistema dual que es débilmente interactuante y, por lo tanto, más sencillo de analizar. En este contexto, es importante el recientemente descubierto bicapas de grafeno rotadas, que presenta un diagrama de fases muy rico, ampliamente estudiadas tanto teórica como experimentalmente, derivado de los efectos de interacción potenciados en las bandas planas que se forman en el sistema.

El profesor del Instituto de Física Rodrigo Soto Garrido y sus colaboradores publicaron recientemente un trabajo en la revista International Journal of High Energy Physics(*) en el que construyen un modelo holográfico que imprime el patrón de ruptura de simetría de un modelo de fermión de Dirac bastante simple a potencial químico cero. Ellos encuentran que tal geometría es inestable hacia una fase nemática, exhibiendo un efecto Hall anómalo y presentando un desplazamiento tipo Drude de su peso espectral.

De acuerdo a los autores, “En este artículo se usa un modelo holográfico que presenta características similares a sistemas en materia condensada que presentan bandas electrónicas planas, como en el caso de la bicapa de grafeno. Este modelo sencillo permite estudiar sistemas fuertemente interactuantes que presentan bandas electrónicas planas, lo que puede ayudar a entender estos sistemas al menos en un carácter cualitativo”.

El análisis de las bandas planas introducido en este estudio puede ampliarse en varias direcciones: se puede añadir el potencial químico y estudiar las inestabilidades en este entorno para ver si la inestabilidad nemática sobrevive a un potencial químico finito; añadir un operador cargado bajo la simetría U(1) global que permitiría estudiar la interacción entre las fases nemáticas y un orden superconductor holográfico; calcular las funciones de Green fermiónicas; entre otras.

(*) “Towards holographic flat bands”, N. Grandi, V. Juričić, I. S. Landea, R. Soto-Garrido, J. High Energ. Phys. 2021, 123 (2021).