We derive the spin Hamiltonian for the quantum spin liquid Na4Ir3O8, and then estimate the direct and superexchange contributions between near neighbor iridium ions using a tight binding parametrization of the electronic structure. We find a magnitude of the exchange interaction comparable to experiment for a reasonable value of the on-site Coulomb repulsion. For one of the two tight binding parametrizations we have studied, the direct exchange term, which is isotropic, dominates the total exchange. This provides support for those theories proposed to describe this novel quantum spin liquid that assume an isotropic Heisenberg model.
Phenomenological approach to hyperkagome spin liquid: gauge fields and spinons without slave particles
对hyperkagome铱酸盐Na $_4$ Ir $_3$ O $_8$的大量实验表明，在低温下存在无隙量子自旋液体状态。避开通常用于理论分析的受抑磁体的从粒子的方法，我们提供了一个更直观的，虽然更多的现象，一个量子自旋液体的hyperkagome海森堡模型的建设状态。在Husimi仙人掌模型的基础上，提出了一个有效的超kagome格上的单体-二聚体模型。利用单-二聚体模型的箭头表示，我们得到了超八边形晶格上有限密度费米自旋的紧致$U(1)$规范理论。由此产生的理论和它的平均场处理导致显着的协议与以前的从粒子建设的量子自旋液体状态的hyperkagome晶格。我们的研究结果提供了新的见解的自旋费米表面的出现和有用的预测，为未来的实验的理论理解。
Theoretical study of quantum spin liquids in $S=1/2$ hyper-hyperkagome magnets: classification, heat capacity, and dynamical spin structure factor
最近的实验表明，在材料PbCuTe $_2$ O $_6$中存在量子自旋液体基态，其中$S=1/2$矩通过反铁磁海森堡相互作用耦合成角共享三角形的三维结构，被称为超超kagome晶格。它表现出更丰富的连通性，因此可能是一个更强的几何挫折，比相对较好的研究hyperkagome晶格。本文利用复费米子平均场理论研究了$S=1/2$超超自旋磁体中可能存在的量子自旋液体。扩展以前的投影对称群分析的结果，我们确定只有两个$\mathbb{Z}_2$自旋液体和$U(1)$自旋液体是兼容的超超kagome结构。$U(1)$自旋液体具有自旋费米表面。对于$\mathbb{Z}_2$自旋液体，一种具有小的激发能隙，而另一种是无能隙的并且接近于$U(1)$自旋液体。我们表明，带隙和无隙的自旋液体，原则上可以区分的热容测量。此外，我们还计算了三种自旋液体的动力学自旋结构因子，发现它们与PbCuTe $_2$ O $_6$的非弹性中子散射谱非常相似.我们的工作的实验的影响，以及它与现有的理论研究的关系，进行了讨论。
Spin dynamics of the director state in frustrated hyperkagome systems
我们提出了一个实验研究的磁性结构和动力学的两个受挫hyperkagome化合物，Gd 3Ga 5 O 12和Gd 3Al 5 O 12。以前已经表明，Gd3Ga5O12表现出长程相关性的多极董事，这是从反铁磁自旋循环的10个离子。利用中子衍射和反向蒙特卡罗模拟，我们证明了类似的磁关联在Gd 3 Al 5 O 12中的存在，显示了这些复杂的结构中的普遍存在的受挫hyperkagome材料。利用非弹性中子散射，我们进一步阐明了导向器状态和相关的低位磁激发。此外，我们还测量了准弹性动力学，显示自旋扩散的证据。最后，我们提出了交流磁化率测量的Gd 3Ga 5O 12和Gd 3Al 5O 12，揭示了两个其他类似的化合物之间的低频动力学有很大的差异。
Thermal conductivity across the metal-insulator transition in single crystalline hyperkagome Na$_{3+x}$Ir$_3$O$_8$
超kagome反铁磁体Na $_{4}$ Ir $_3$ O $_8$代表了实现三维量子自旋液体的第一个真正的候选者。它也可以被掺杂到金属状态，从而提供了一个难得的机会，探索相关的，受抑的磁铁中的金属-绝缘体转变的性质。在这里，我们报告的热力学和运输测量金属和弱绝缘单晶下降到150 mK。而在金属样品的声子热导率（$κ^{ph}$）几乎是在边界散射制度，在绝缘样品中，我们发现一个很大的减少$κ^{ph}$在一个非常宽的温度范围。这一结果可以归因于声子的散射纳米级的无序或关闭的无隙磁激发，在低温比热。本工作突出了Na $_{3+x}$ Ir $_3$ O $_8$中金属-绝缘体转变的特殊性，并证明了在强自旋-轨道耦合存在下晶格自由度和自旋自由度之间耦合的重要性。
Interplay of non-symmorphic symmetry and spin-orbit coupling in hyperkagome spin liquids: Applications to Na$_4$Ir$_3$O$_8$
Na $_4$ Ir $_3$ O $_8$为研究Ir $^{4+}$离子几何阻挫超晶格中的三维量子自旋液体提供了一个材料平台。在这项工作中，我们考虑量子自旋液体的一般自旋模型的hyperkagome晶格，侧重于各向异性的自旋相互作用的影响。特别是，我们分类可能的$\mathbb{Z}_2$和$U(1)$自旋液体状态，在从属费米子表示的投影对称群分析。只有三种不同的$\mathbb{Z}_2$自旋液体，以及两种不同的$U(1)$自旋液体。超kagome格点的非对称空间群对称性在简化分类中起着至关重要的作用，与对称空间群相比，禁止了“$π$ -通量”或“交错通量”相。我们进一步证明了两个$U(1)$态和其中一个$Z_2$态都是保序的无带隙自旋液体，对任何保序扰动都是鲁棒的。受最近在Na $_4$ Ir $_3$ O $_8$中观察到的低温下的“自旋冻结”行为的启发，我们进一步研究了在所有可能的自旋-轨道耦合各向异性扰动下具有主导海森堡相互作用的最近邻自旋模型.我们发现具有自旋费米面的$U(1)$自旋液体基态比$Z_2$态在能量上更受青睐。在所有的自旋-轨道耦合项中，我们证明了只有Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用在各向同性海森堡极限扰动时才能在基态诱导自旋各向异性。我们的工作铺平了道路，系统地研究量子自旋液体在各种材料的hyperkagome晶体结构。
High temperature series expansion study of the Heisenberg antiferromagnet on the hyperkagome lattice: Comparison with Na$_4$Ir$_3$O$_8$
我们发展了$\ln{Z}$的高温级数展开式和自旋半海森堡模型的均匀结构因子，使之达到$β^{16}$的有序化。这些展开用于计算作为温度函数的模型的均匀磁化率（$χ$）、熵（$S$）和热容（$C$）。展开式的系列外推很好地收敛到大约$J/4$的温度。Na $_4$ Ir $_3$ O $_8$的实验数据的比较表明，它的磁化率是合理的，很好地描述的模型与交换常数$J\approx 300 K$，但也有额外的较小的条款存在于系统中。该模型的比热有两个峰值。温度较低的峰值，刚好低于我们的收敛范围，包含了总熵的40%。尽管是一个三维晶格，这个模型与kagome晶格海森堡模型有许多共同的特征，这种材料必须被认为是量子自旋液体的强有力的候选者。
Evidence for a three-dimensional quantum spin liquid in PbCuTe$_{2}$O$_{6}$
量子自旋液体（QSL）是一种高度纠缠的磁态，其特征是在其基态中不存在静磁。相反，自旋以高度相关的方式波动，直到最低温度。QSL是非常罕见的，仅限于少数特定情况下，磁性离子之间的相互作用不能同时得到满足（称为挫折）。在三角形或四面体排列的磁性离子通过各向同性反铁磁相互作用相互作用的晶格可以产生这样的挫折。三维各向同性自旋液体主要在磁性离子形成烧绿石或超晶格的材料中寻找。在这里，我们提出了一个三维晶格称为超hyperkagome，使自旋液体的行为和表现在化合物PbCuTe $_{2}$ O $_{6}$。使用实验和理论相结合，我们表明，该系统表现出的迹象是一个量子自旋液体没有检测到的静态磁性与存在的扩散连续的磁性光谱暗示分数自旋子激发。
Anomalous enhancement of Wilson ratio in a quantum spin liquid with strong spin-orbital entanglement: the case of Na4Ir3O8
我们提出了量子自旋液体候选材料Na 4 Ir 3 O 8的金属-绝缘体转变（MIT）理论。本文考虑了超kagome晶格上扩展的哈伯德模型，该模型考虑了原子自旋轨道耦合（SOC）和铱5d电子的多轨道相互作用.利用从转子平均场论对该模型进行了分析，并对跨MIT的热力学性质进行了研究。绝缘侧的基态是U（1）量子自旋液体，其自旋费米面由多个粒子状和空穴状口袋组成。结果表明，在量子自旋液体相的威尔逊比是高度增强相比，金属状态。这是由于量子自旋液体相的磁化率由于强的SOC、减小的带宽和原位自旋轨道交换而获得多重增强，而热容在MIT上没有太大变化。这解释了在之前的Na 4 Ir 3 O 8实验中观察到的绝缘相的大威尔逊比。其他现有的和未来的实验，特别是对金属相的可能连接，进行了讨论。
Spin liquid close to a quantum critical point in Na$_4$Ir$_3$O$_8$
Na $_4$ Ir $_3$ O $_8$是一种在超晶格上的三维量子自旋液体的候选材料。我们目前的热力学测量的热容$C$和热导率$κ$高品质的多晶样品的Na $_4$ Ir $_3$ O $_8$下降到$T = 500$ mK和$75$ mK，分别。在$T = 75$ mK以下的长程磁序的缺失强烈支持自旋液体基态的说法。低于$T \approx 25$ K的恒定磁化率$χ$和在$C(T)$中存在小但有限的线性- $T$项表明存在无带隙自旋激发。此外，磁Gr $\ddot{\rm{u}}$奈森比示出作为$T \rightarrow 0$ K的发散和标度行为，其清楚地表明Na $_4$ Ir $_3$ O $_8$位于接近零场QCP的位置。
Thermodynamic observables of Mn12-acetate calculated for the full spin-Hamiltonian
在其合成后35年，首次使用包含所有自旋的自旋哈密顿量计算了分子纳米磁体Mn 12-乙酸盐的磁可观测量值。从一个非常先进的DFT参数化开始[Phys. Rev. B 89，214422]，我们使用温度Lanczos方法评估了12个锰离子的各向异性系统的磁化强度和比热，其中希尔伯特空间维度为100，000，000。
