We study the magnetic excitations of a square lattice spin-ice recently produced in an artificial form, as an array of nanoscale magnets. Our analysis, based upon the dipolar interaction between the nanomagnetic islands, correctly reproduces the ground-state observed experimentally. In addition, we find magnetic monopole-like excitations effectively interacting by means of the usual Coulombic plus a linear confining potential, the latter being related to a string-like excitation binding the monopoles pairs, what indicates that the fractionalization of magnetic dipoles may not be so easy in two dimensions. These findings contrast this material with the three-dimensional analogue, where such monopoles experience only the Coulombic interaction. We discuss, however, two entropic effects that affect the monopole interactions: firstly, the string configurational entropy may loose the string tension and then, free magnetic monopoles should also be found in lower dimensional spin ices; secondly, in contrast to the string configurational entropy, an entropically driven Coulomb force, which increases with temperature, has the opposite effect of confining the magnetic defects.
Dirac Strings and Magnetic Monopoles in Spin Ice Dy2Ti2O7
虽然磁场的来源--磁单极子--到目前为止被证明是难以捉摸的基本粒子，但最近在凝聚态物理中已经提出了几种类似单极子的新兴准粒子的方案。一个特别简单的命题涉及到在高度受挫的烧绿石晶格上旋转冰。自旋冰态被认为可以用类似螺线管的偶极子网络来描述--经典的、可观测的狄拉克弦。在这些管子结束的地方，产生的缺陷看起来像一个磁性磁铁。我们证明，通过漫中子散射，存在这样的字符串在自旋冰Dy 2 Ti 2 O 7。这是通过施加一个破磁磁场来实现的，我们可以用它来操纵弦的密度和方向。反过来，热容量由磁单极子通过磁库仑相互作用相互作用的气体描述。
Classical symmetry enriched topological orders and distinct monopole charges for dipole-octupole spin ices
International Center for Quantum Materials, Peking University（北京大学量子材料中心）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所）；Collaborative Innovation Center of Quantum Matter（量子物质协同创新中心）；The University of Hong Kong, Shenzhen Institute of Research and Innovation（香港大学深圳研究院）；Beijing Key Laboratory of Quantum Devices, Peking University（北京大学量子器件北京市重点实验室）
Exploring possible magnetic monopoles-induced magneto-electricity in spin ices
University of Geneva（日内瓦大学）；Institut Néel, CNRS and Université Grenoble Alpes（内勒研究所，法国国家科学研究中心与格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；ICMMO, Université Paris-Saclay, CNRS（物质化学与分子和超分子研究所，巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心）
Low-temperature muon spin rotation studies of the monopole charges and currents in Y doped Ho2Ti2O7
在Ho 2 Ti 2 O 7自旋冰的基态，磁矩的无序遵循相同的规则，在水冰的质子无序。激发采用磁单极子的形式，其通过磁库仑相互作用相互作用。本文用μ子自旋转动研究了Ho_（2-x）Y_xTi_2 O_7（x=0，0.1，1，1.6和2）单晶的低温磁性。在非常低的温度下，在x=0和0.1的样品中观察到μ子旋进λ（B）的弛豫速率与线性场的依赖关系，在以前的一些实验中，Dy 2 Ti 2 O 7自旋冰与μ子电流有关。从磁场穿透到银样品板由于晶体的磁化的信号被观察到所有的样品含有Ho，使我们能够研究不寻常的磁性动力学的Y掺杂自旋冰。
Experimental observation of magnetoelectricity in spin ice Dy$_2$Ti$_2$O$_7$
稀土烧绿石中的非共线自旋模式是一种有趣的物理现象，它具有许多新的性质，如自旋冰和自旋激发。最近，自旋冰系统的磁激发被预测为磁电激活，而很少的实验工作直接证实了这一情况。本文通过铁电性、自旋动力学和介电行为对Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$的磁电性进行了系统的实验研究。在$T_{c1}$ =25 K和$T_{c2}$ =13 K处观察到两个铁电跃迁。在较低的转变温度以下，确定了显着的磁电耦合，与施加磁场后的电极化的强度的显着抑制。令人惊讶的是，较低的铁电转变温度正好与伊辛自旋顺磁转变点相吻合，低于该点，准粒子状单极子被填充，表明电偶极子和自旋矩之间的隐含相关性。虽然至今还没有一个像样的理论，但可能的磁电机制也进行了讨论。我们的研究结果将激发更多的调查，探索在这些自旋冰系统和其他挫折磁铁的多铁性。
