We examine the statistical mechanics of spin-ice materials with a [100] magnetic field. We show that the approach to saturated magnetisation is, in the low-temperature limit, an example of a 3D Kasteleyn transition, which is topological in the sense that magnetisation is changed only by excitations that span the entire system. We study the transition analytically and using a Monte Carlo cluster algorithm, and compare our results with recent data from experiments on Dy2Ti2O7.
The Kasteleyn transition in three dimensions: spin ice in a [100] field
本文讨论了在立方[100]方向上有一个磁场的最近邻自旋冰模型。正如最近在Phys. Rev. Lett. 100，067207，2008中，在低温下观察到的对称性维持有序转变是三维Kasteleyn转变。我们确认这与数值数据使用非本地算法，保存在低温下的拓扑约束，并从分析计算从Bethe晶格的角共享四面体。我们提出了一个热力学描述的Kasteleyn过渡，并讨论我们的研究结果的相关性，最近的中子散射实验自旋冰材料。
Dynamic scaling near the Kasteleyn transition in spin ice: critical relaxation of monopoles and strings following a field quench
School of Physics and Astronomy, The University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学学院）；Pitaevskii BEC Center, CNR-INO and Dipartimento di Fisica, Università di Trento（特伦托大学物理系、CNR-INO及皮塔耶夫斯基玻色-爱因斯坦凝聚中心）
Percolation Thresholds of the Fortuin-Kasteleyn Cluster for a Potts Gauge Glass Model on Complex Networks: Analytical Results on the Nishimori Line
这是由德Arcangelis等人指出的。[Europhys. Lett. 14（1991），515]，正确理解Edwards-Anderson模型中Fortuin-Kasteleyn团簇的渗透现象是重要的，因为由称为汉明距离或损伤的参数表征的动力学转变和渗透转变与自旋之间传播的信号的转变有关。我们分析了Fortuin-Kasteleyn集团的Potts规范玻璃模型，这是一个扩展的模型的爱德华-安德森模型，在随机图与任意度分布的逾渗阈值。结果显示在西森线上。我们还显示了无限范围模型的结果。
Approaching Kasteleyn transition in frustrated quantum Heisenberg antiferromagnets
CY Cergy Paris Université（塞吉-蓬图瓦兹大学）；P. J. Šafárik University（帕维尔·约瑟夫·沙法里克大学）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Yukhnovskii Institute for Condensed Matter Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院尤赫诺夫斯基凝聚态物理研究所）；Ivan Franko National University of Lviv（利沃夫伊万·弗兰科大学）；École Normale Supérieure – Université PSL（巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Collége de France（法兰西公学院）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
Intermediate magnetisation state and competing orders in Dy$_2$Ti$_2$O$_7$ and Ho$_2$Ti$_2$O$_7$
在受挫折的磁性材料中，自旋冰是一个特别有趣的系统。剩余熵，冻结和glassiness，Kasteleyn过渡和分馏的激发在三维都源于一个简单的经典哈密顿量。但是，通常的自旋冰哈密顿量是对实验系统的正确描述吗？在这里，我们解决这个问题，通过测量磁化率在两个最研究的自旋冰化合物，Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$，使用矢量磁铁。利用这些结果，并指导烧绿石晶格可能的扭曲的理论分析，我们构建了一个有效的哈密顿量，并探讨它使用蒙特卡罗模拟。我们展示了如何这个哈密顿再现的实验结果，包括形成一个阶段的中间极化，并给出了重要的信息可能的基态的真实自旋冰系统。我们的工作表明了一种不寻常的情况，在这种情况下，扭曲可能有助于保存而不是缓解沮丧的影响。
自旋冰化合物Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$的低温熵可用最近邻反铁磁伊辛模型来描述，即“冰规则”。这是令人惊讶的，因为自旋之间的主要耦合是它们的长程偶极相互作用。我们发现，这种现象可以理解，而优雅：一个可以构建一个模型偶极相互作用，通过添加较短的范围，这产生{ \it精确}相同的基态，因此T=0熵，作为最近邻相互作用。模型和真实偶极相互作用之间的微小差异的处理再现了Gingras等人的详细数值工作。我们还导致一个更一般的概念之间的相互作用的投影等价。
Dynamics and thermodynamics of a topological transition in spin ice materials under strain
我们研究了在磁场和沿[001]方向施加的应力作用下的Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$单晶。我们发现，尽管温度有限，但自旋冰的涌现规范场赋予宏观磁性的许多特征仍然保持不变。磁化强度与磁场的关系在很宽的磁场范围内呈现向上的凸性，而静态和动态磁化率呈现出一个特殊的峰值。根据这两种化合物的这一特征，我们确定了一个单一的实验过渡曲线：十多年前提出的三维Kasteleyn过渡曲线。此外，我们观察到沿[001]压缩到$-0.8\%$不会显著改变热力学。然而，Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$的动态响应对${\rm Ho}^{3+}$环境中引入的变化非常敏感。因此，单轴压缩可以打开实验访问的自旋冰在低温下的平衡特性。
Soft dipolar spin ice physics and the ordered phase of the frustrated Tb2Sn2O7 pyrochlore magnet
从一个微观模型的烧绿石反铁磁体Tb 2Sn 2 O 7，包括晶体场的哈密顿量和角动量之间的相互作用，我们计算了一个有效的赝自旋-1/2哈密顿量Heff$，纳入微扰的有效相互作用的激发晶体场水平的影响。我们得到的半经典基态的Heff和找到一个区域的参数空间与两个在/两个出自旋冰配置上的每个四面体与有序波矢量q=0和自旋倾斜远离当地伊辛轴中发现Tb 2 Sn 2 O 7。这种基态也可以从偶极自旋冰模型中得到，其中伊辛约束被软化。后一种模型的蒙特卡罗模拟揭示了一个区域的相图与自旋冰状冻结和另一个过渡到Tb 2Sn 2 O 7型长程序。我们评论Tb_2Sn_2O_7和令人困惑的自旋液体Tb_2Ti_2O_7之间的差异。
Topological transitions in spin-ice induced by geometrical constraints
Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (IFLYSIB), UNLP-CONICET（液体与生物系统物理研究所）；Departamento de Física, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata（拉普拉塔国立大学精确科学学院物理系）
Finite Temperature Transitions in Large Magnetic Field in Dipolar Spin Ice
我们使用蒙特卡罗模拟，以确定机制，允许在偶极自旋冰相变的发生和生存所施加的磁场，H，远大于自旋-自旋相互作用的强度。在最一般和最高对称性的情况下，在烧绿石的四个子晶格之一上的自旋与总的局部交换+偶极+施加的场解耦。在H沿[110]晶体学方向完美排列的特殊情况下，垂直于H的自旋链显示出向q=X长程序的转变，其通过一维到三维的交叉进行。我们建议，这些转变是有关的起源观察到的粉末样品中的Dy 2 Ti 2 O 7自旋冰材料的H超过1特斯拉的比热特征。
Non-monotonic residual entropy in diluted spin ice: a comparison between Monte Carlo simulations of diluted dipolar spin ice models and experimental results
自旋冰材料，如Dy_2Ti_2O_7和Ho_2Ti_2O_7，在过去的15年里一直是人们非常感兴趣的主题。它们的低温强关联态可以映射到普通水冰的质子无序态上，因此，自旋冰显示出与水冰相同的低温剩余鲍林熵。有趣的是，它是在以前的研究中发现的[X。Ke { \it et. al.}物理修订版信函{ \bf 99}，137203（2007）]，在磁性稀土离子（Dy^{3+}和Ho^{3+}）被非磁性钇（Y^{3+}）离子稀释时，剩余熵{ \it非单调地}依赖于Y^{3+}离子的浓度。在目前的工作中，我们报告的结果从蒙特卡罗模拟的网站稀释微观偶极自旋冰模型（DSIM），占定量的实验比热测量，因此也为剩余熵，作为稀释的函数，为Dy 2 Ti 2 O 7和Ho 2 Ti 2 O 7。稀释物理显示的磁比热数据的主要特点是定量捕获的稀释DSIM高达，并包括，85%的磁性离子稀释（x=1.7）。先前报道的偏离Dy 2 Ti 2 O 7与Ho 2 Ti 2 O 7之间的剩余熵，以及与一个网站稀释变量的鲍林近似，从而合理化，通过网站稀释的DSIM。对于90%（x=1.8）和95%（x=1.9）的磁性离子稀释，我们发现实验和Monte Carlo比热结果之间的显着差异。我们讨论了这种分歧的一些可能原因。
Extended loop algorithm for pyrochlore Heisenberg spin models with spin-ice type degeneracy: application to spin-glass transition in antiferromagnets coupled to local lattice distortions
Spin Ice Thin Film: Surface Ordering, Partial Magnetic Wetting and Emergent Square Ice
受Dy $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$和Ho $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$自旋冰薄膜最近实现的启发，以及更普遍的受限规范场物理，我们研究了表面垂直于$[001]$立方轴的自旋冰薄膜模型。由此产生的开放边界使界面上的一半键不相等。通过调整这些不等价的“孤儿”键的强度，偶极相互作用诱导了一种表面有序化，相当于磁性表面电荷的二维结晶。这种表面有序化也可以在大块晶体的表面上预期。与软物质中的部分润湿类似，表面下的自旋比本体中的自旋更相关，但\emph{not}有序。对于由一个立方晶胞制成的冰膜，一旦表面有序，则方形冰相在有限的温度窗口内稳定，正如其熵和结构因子中存在夹点所证实的那样。最终，在较低的温度下，方冰的简并度被解除，并且系统的顺序类似于众所周知的$6$ -顶点模型的$F$ -转变。
