[임재모 박사 / 이승섭 교수] 강상관 전자 그린 함수의 방정식 풀이법 개발 (PNAS 게재)
The finite-difference parquet method: Enhanced electron–paramagnon scattering opens a pseudogap
Jae-Mo Lihm, Dominik Kiese, Seung-Sup B. Lee, and Fabian B. Kugler
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123, e2525308123 (2026)
(Published 3 March, 2026)
상호작용하는 전자계는 창발적인 강상관 현상을 나타낸다. 쪽모이 방정식(parquet equations)은 전자의 그린(Green) 함수를 자기일관성 있게(self-consistently) 연결하며, 이를 통해 창발적 현상 이면에 있는 미시적 메커니즘을 밝혀낼 수 있다. 그러나 이 방정식을 푸는 것은 특히 상호작용이 강할 때 매우 까다로운 것으로 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 비섭동적인 상황에서 발생하는 발산 문제를 우회하여 쪽모이 방정식을 푸는 새로운 방법을 제시하였다. 이를 허버드(Hubbard) 모형에 적용하여, 구리 산화물 초전도체의 과소도핑된(underdoped) 고온 정상 상태가 보이는 유사갭(pseudogap)을 분석하였다. 그 결과, 전자와 반강자성 스핀 요동, 즉 파라매그논(paramagnon) 간의 산란 진폭 강화가 강결합(strong-coupling) 유사갭을 형성하는 데 결정적인 역할을 하며, 이러한 진폭 강화에는 여러 파라매그논의 상호 협력이 필요하다는 사실을 발견하였다.
Systems of interacting electrons can show emergent, strong-correlation phenomena. The parquet equations self-consistently relate various propagation amplitudes of many-electron systems and thereby allow one to distill the microscopic mechanisms behind such emergent phenomena. However, solving them is notoriously hard, particularly when interactions are strong. Here, we present a method for solving the parquet equations, which circumvents divergences that arise when using nonperturbative input. We apply our method to the paradigmatic Hubbard model and analyze the pseudogap characterizing the underdoped high-temperature normal state of cuprate superconductors. We find that an enhanced scattering amplitude between electrons and antiferromagnetic spin fluctuations, or paramagnons, is crucial for forming the strong-coupling pseudogap, and that this enhancement requires the cooperation of multiple paramagnons.