We report on inelastic neutron scattering (INS) measurements on the molecular spin ring CsFe$_8$, in which eight spin-5/2 Fe(III) ions are coupled by nearest-neighbor antiferromagnetic Heisenberg interaction. We have recorded INS data on a non-deuterated powder sample up to high energies at the time-of-flight spectrometers FOCUS at PSI and MARI at ISIS, which clearly show the excitation of spin waves in the ring. Due to the small number of spin sites, the spin-wave dispersion relation is not continuous but quantized. Furthermore, the system exhibits a gap between the ground state and the first excited state. We have modeled our data using exact diagonalization of a Heisenberg-exchange Hamiltonian together with a small single-ion anisotropy term. Due to the molecule's symmetry, only two parameters $J$ and $D$ are needed to obtain excellent agreement with the data. The results can be well described within the framework of the rotational-band model as well as antiferromagnetic spin-wave theories.
The antiferromagnetic Chern insulator phase in the Kane-Mele-Hubbard model
Lanzhou University（兰州大学）；Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）；Tokyo University of Science（东京理科大学）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
Quantized excitation spectra by magnon confinement in quasi-one-dimensional S=1 spin systems
采用无限时间演化块抽取算法计算了具有单离子各向异性和键交替的准一维（q1 D）S=1反铁磁自旋系统的动力学自旋结构因子.我们发现，当考虑到链间弱相互作用所产生的交错场时，来自磁振子的激发连续谱是量子化的。当易轴各向异性较强且基态位于Néel相深处时，量子化激发谱的激发能可由Airy函数的负零点很好地解释.这种磁振子连续谱的量子化是自旋约束的对应物，最近在q1 D S=1/2反铁磁体中讨论了自旋约束。我们进一步证明，当存在交错场时，量子化激发谱出现在无交错场相图的Haldom相和Néel相之间的相界.然而，量子化的激发光谱消失在单重态二聚体相。
我们发现，在石墨烯中的局部相互作用允许半金属和反铁磁Mott绝缘相之间的新的自旋液体，分别与代数自旋液体和Z $_{2}$自旋液体。我们认为，代数自旋液体可以被看作是二维实现的一维自旋动力学，反铁磁相关显示完全相同的幂律依赖的价键相关。Z $_{2}$自旋液体的性质证明是$d + i d'$单线态配对，但保留了时间反演对称性，在一个谷中取$d + i d'$，在另一个谷中取$d - i d'$。我们提出量子化的热谷霍尔效应作为这种带隙自旋液态的一个基本特征。半金属、代数自旋液体和Z $_{2}$自旋液体之间的量子相变被证明是连续的，而从Z $_{2}$自旋液体到反铁磁莫特绝缘体的相变被证明是一阶的。我们强调，代数自旋液体和$d \pm id'$ Z $_{2}$自旋液体都可以通过量子蒙特卡罗模拟得到验证，显示了代数自旋液体中增强的对称性和Z $_{2}$自旋液体中量子化的热谷霍尔效应.
Topological quantum phase transition in Kane-Mele-Kondo lattice model
我们系统地探讨了蜂窝晶格上的Kane-Mele-Kondo晶格模型的基态相图，特别是，我们专注于它的磁性，这在以前的出版物[Feng，Dai，Chung，and Si，Phys. Rev. Lett. \textbf{111}，016402（2013）]。除了在那篇论文中发现的近藤绝缘体之外，还发现了两种反铁磁自旋密度波相。一个是正常的反铁磁自旋密度波态，另一个是具有量子化自旋霍尔电导和螺旋边缘态的非平凡拓扑反铁磁自旋密度波态。量子自旋霍尔绝缘体被发现是不存在的，因为它总是不稳定的反铁磁自旋密度波状态，至少在我们的模型中的平均场水平。此外，两个自旋密度波相之间的跃迁是由三维量子电动力学描述的拓扑量子相变，其中传导电子对低能Dirac费米子有贡献，而局域自旋的自旋波涨落产生有效的动态U（1）规范场.这种非平凡的转变表现出自由基临界热力学、输运和单粒子行为，为这种转变提供了一个指纹。此外，反铁磁自旋密度波态到近藤绝缘体的跃迁是一阶的。两个新的磁相的引入及其拓扑量子相变显示了Kane-Mele-Kondo晶格模型中包含的丰富的内在物理。
Continuum of quantum fluctuations in a three-dimensional $S\!=\!1$ Heisenberg magnet
常规晶体磁体的特征在于对称性破缺和被称为具有量子化角动量$\hbar$的磁振子的正常激发模式。中子散射相应地具有低温下的额外磁布拉格衍射和与单磁振子产生和湮灭相关的色散非弹性散射。在所谓的量子自旋液体中，可以预见到磁共振现象，例如一维自旋1/2链，其没有磁序，并且其中磁振子相应地分裂成具有角动量$\hbar/2$的自旋子。这是一个连续的非弹性中子散射与两个自旋过程和磁布拉格衍射的情况下，异常地揭示。在这里，我们报告的量子自旋液体在三维海森堡反铁磁体NaCaNi $_2$ F $_7$这些相同的关键特征的证据。通过比热测量、中子散射测量、蒙特卡罗模拟和等时关联的解析近似，我们证明了NaCaNi $_2$ F $_7$是自旋1反铁磁海森堡模型在弱连通性和阻挫相互作用的烧绿石晶格上的几乎理想的实现.不存在磁性布拉格衍射，90%的光谱权重形成与自旋1/2链相似的连续磁性散射，但具有低能量夹点，表明NaCaNi $_2$ F $_7$处于库仑相。剩余熵和漫弹性散射指出了由挫折，量子涨落和弱交换无序驱动的物质的奇异状态。
