我们讨论的起源自旋相关性中子散射实验中观察到的顺磁相的一些挫折尖晶石化合物，最显着的ZnCr 2 O 4。这些相关性令人震惊，原因有二。首先，它们被解释为弱相互作用的六边形自旋簇形成的证据。其次，它们与最近邻海森堡烧绿石反铁磁体的计算结果非常不同，其中库仑相位相关产生尖锐的散射特征，称为夹点。使用大- $n$计算和蒙特卡罗模拟，我们表明，非常弱的进一步邻居交换相互作用可以占两个明显的形成集群和抑制的夹点。
英文摘要：
We discuss the origin of spin correlations observed in neutron scattering experiments on the paramagnetic phase of a number of frustrated spinel compounds, most notably ZnCr2O4. These correlations are striking for two reasons. First, they have been interpreted as evidence for the formation of weakly interacting hexagonal clusters of spins. Second, they are very different from those calculated for the nearest neighbour Heisenberg pyrochlore antiferromagnet, in which Coulomb phase correlations generate sharp scattering features known as pinch points. Using large-$n$ calculations and Monte Carlo simulations, we show that very weak further neighbour exchange interactions can account for both the apparent formation of clusters and the suppression of pinch points.
A spin liquid with pinch-line singularities on the pyrochlore lattice
从麦克斯韦的电磁学理论到爱因斯坦的广义相对论，规范理论的数学基础是过去200年来物理学中许多最深刻的进步。最近，人们已经清楚地看到，规范理论也出现在凝聚态物质中，一个最好的例子是自旋冰材料，它拥有一个新兴的电磁规范场。在自旋冰中，中子散射测量中的夹点奇点揭示了潜在的规范结构。在这里，我们报告的自旋液体的发现，其中的低温物理是自然描述的连续规范自由度的张量场的波动。这种规范结构支持一种不寻常的形式的自旋相关性，从而产生了捏线奇点-类似于在自旋冰中观察到的捏点。值得注意的是，这些特征可能已经在烧绿石材料Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$中观察到。
Effective spin-1/2 exchange interactions in Tb$_2$Ti$_2$O$_7$
我们导出了烧绿石Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$中非Kramers Tb $^{3+}$态的有效自旋1/2交换模型.四个各向异性最近邻交换常数，以及下一个邻居交换常数推导出的有效模型。这项工作超越了独立的四面体模型，考虑所有最近邻交换路径的烧绿石晶格。交换常数的估计表明Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$是由量子自旋冰哈密顿量描述的。
Spin Correlations in the Dipolar Pyrochlore Antiferromagnet Gd2Sn2O7
我们研究自旋相关的偶极海森堡反铁磁体Gd 2Sn 2 O 7使用极化中子散射测量相关的顺磁制度。使用Monte Carlo方法，我们表明，我们的数据是敏感的弱进一步的邻居交换相互作用的幅度~0.5%的最近邻相互作用，并与反铁磁次近邻相互作用，或铁磁第三近邻相互作用，连接自旋通过六边形环兼容。磁散射强度的计算揭示了沿[111]倒空间方向的漫散射棒，我们用平行于连接给定自旋及其最近邻居的方向集的强反铁磁相关性来解释<110>这一点。最后，我们表明，自旋相关性在Gd 2Sn 2 O 7是高度各向异性的，平行于第三相邻分离的相关性是特别敏感的临界波动与初期的长程序。
Antiferromagnetic Spin Ice Correlations at (1/2,1/2,1/2) in the Ground State of the Pyrochlore Magnet Tb2Ti2O7
本文报道了在低温和磁场中对候选的量子自旋液体烧绿石Tb 2 Ti 2 O 7的高分辨率单晶飞行时间中子散射测量。在~70 mK和零磁场下，Tb 2 Ti 2 O 7在倒易空间的（1/2，1/2，1/2）位置表现出弥散磁弹性散射，这与基于双倍常规单胞上的两进两出自旋冰结构的短程关联区一致.这种弹性散射与非常低能量的磁非弹性散射之间的能隙约为0.06-0.08 meV。在施加小磁场和升高温度时，弹性信号消失。在~70 mK的零场下，在（1，1，1）和（0，0，2）附近观察到类似夹点的弹性漫散射，与Fennell等人（参考文献1）一致，支持Tb 2 Ti 2 O 7的量子自旋冰解释。
Classification and correlation signatures of chiral spin liquids on the pyrochlore lattice
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所）；Canadian Institute for Advanced Research（加拿大高级研究院）；Department of Physics, Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院物理系）
Geometrically Frustrated Quadrupoles on the Pyrochlore Lattice and Generalized Spin Liquids
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Laboratoire Léon Brillouin, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay（里昂·布里渊实验室，法国原子能和替代能源委员会，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，尼尔研究所）
Ising models on a pyrochlore oxide lattice are usually associated with spin ice materials and "magnetic monopoles". Ever more often effects connecting magnetic and elastic degrees of freedom are reported on these and other related frustrated materials. Here we extend a spin-ice Hamiltonian to include coupling between spins and the O$^{-2}$ ions mediating superexchange; we call it the Magnetoelastic Spin Ice model (MeSI). There has been a long search for a model in which monopoles would spontaneously become the building blocks of new ground-states: the MeSI Hamiltonian is such a model. In spite…
Magnetic clustering, half-moons, and shadow pinch points as signals of a proximate Coulomb phase in frustrated Heisenberg magnets
我们研究了在阻挫磁体的顺磁合作机制下磁团簇的形成。为此，我们考虑了kagome和烧绿石晶格上的$J_1$-$J_2$-$J_3$经典海森堡模型，模型中含有$J_2 = J_3=J$.在远邻耦合，$J=0$的情况下，系统是在库仑相的磁相关的特点是捏点奇点。远邻耦合导致磁团簇的形成，它可以被解释为伊辛阻挫磁体中拓扑电荷团簇的对应物[T。沟口湖D. C. Jaubert和M. Udagawa，Phys. Rev. Lett. {\bf 119}，077207（2017）]。伴随的静态和动态磁结构因子，分别为$\mathcal{S}({\bm{q}})$和$\mathcal{S}({\bm{q}},ω)$，形成半月形图案。随着$J$的增加，海森堡自旋的连续性使半月形卫星能够合并成跨越多个布里渊区的连接的“星”结构。这些特征图案是夹点奇异性的色散补充，并且发出接近库仑相位的信号。夹点的阴影在有限能量下仍然可见，$ω$。这为通过弹性中子散射实验观察这些团簇开辟了道路。这些功能的起源澄清互补的方法：大$N$计算，半经典动力学的朗道-Lifshitz方程，和蒙特卡洛模拟。作为有前途的候选人观察到的集群状态，我们重新审视的"自旋分子"观察到的尖晶石氧化物$AB_2$ O $_4$（$A=$ Zn，Hg，Mg，$B=$ Cr，Fe）的家庭的起源。
Theory of multiple--phase competition in pyrochlore magnets with anisotropic exchange, with application to Yb2Ti2O7, Er2Ti2O7 and Er2Sn2O7
磁性稀土烧绿石氧化物R2 M2 O 7家族在几何阻挫和自旋-轨道相互作用之间的相互作用的驱动下，导致磁矩及其相互作用的各向异性，从而导致各种各样的奇异现象。本文建立了具有各向异性交换作用的烧绿石磁体的一般对称性理论。从一个非常一般的模型的最近邻交换Kramers离子之间，我们发现四个不同的经典有序状态，所有与q=0，竞争与各种自旋液体和非常规形式的磁秩序。该模型的有限温度相图是由蒙特卡罗模拟确定的，并得到了经典自旋波计算的支持。我们特别注意的参数空间区域相关的广泛研究的材料Er 2 Ti 2 O 7，Yb 2 Ti 2 O 7，和Er 2Sn 2 O 7。我们发现，这些材料的许多最有趣的属性可以追溯到“偶然”的退化，不同的对称性相满足。这些包括有序的基态选择Er 2 Ti 2 O 7中的波动，在Yb 2 Ti 2 O 7中观察到的降维，和Er 2Sn 2 O 7中没有报道的磁序。我们还讨论了这一理论的其他烧绿石氧化物的应用。
Vacancy defects and monopole dynamics in oxygen-deficient pyrochlores
自旋冰中的磁单极子的想法在中温下取得了很大的成功，但在低温下，仅仅用磁动力学的描述是不够的。最近，数值模拟被用来争论磁性杂质通过在系统中引入剩余电阻的磁性等效物来解释这种差异。在这里，我们提出，氧的缺乏是主要原因的磁性杂质在生长的样品，我们确定的缺陷结构和磁性的Y2 Ti 2 O（7-δ）的漫中子散射和磁化测量。这些缺陷通过氧退火消除。氧空位的引入导致Ti 4+转变为具有淬灭轨道磁性的磁性Ti 3+，但浓度非常低。在自旋冰材料Dy 2 Ti 2 O 7中，我们发现相同的氧空位缺陷抑制了相邻稀土站点上的时刻，并且这些磁扭曲在亚开尔文温度下显着减缓了长时间的磁动力学。
Magnetisation process in Er2Ti2O7 and Tb2Ti2O7 at very low temperature
我们提出了一个模型，占在很低的温度下的高场磁化强度在两个烧绿石受挫系统，Er 2 Ti 2 O 7和Tb 2 Ti 2 O 7。这两种化合物呈现出非常不同的基态：Er_2Ti_2O_7具有平面晶场各向异性，是反铁磁体，T_N=1.2K，而Tb_2Ti_2O_7具有Ising特征，在0.05K以下没有磁有序，因此被称为"自旋液体“。我们的模型是一个平均场自洽计算涉及的4个稀土网站的四面体，建筑单位的烧绿石晶格。它包括全晶场哈密顿量，无限范围偶极相互作用和各向异性最近邻交换三分量张量描述。对于Er 2 Ti 2 O 7，我们讨论了我们的治疗的交换张量的等价性，采取对角线在一个框架中连接到一个稀土-稀土键，与最近开发的Kramers双峰在烧绿石晶格的伪自旋哈密顿。在Tb_2Ti_2O_7中，我们模型的一个重要组成部分是在很低的温度下发生对称性破缺。我们比较它的预测等温磁化强度与“量子自旋冰”模型。
Spin wave interactions in the pyrochlore Heisenberg antiferromagnet with Dzyaloshinskii-Moriya interactions
National Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；AGH University of Krakow（克拉科夫AGH科技大学）；University of Nebraska, Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）
We employ a recently developed variant of the functional renormalization group method for spin systems, the so-called pseudo Majorana functional renormalization group, to investigate three-dimensional spin-1/2 Heisenberg models at finite temperatures. We study unfrustrated and frustrated Heisenberg systems on the simple cubic and pyrochlore lattices. Comparing our results with other quantum many-body techniques, we demonstrate a high quantitative accuracy of our method. Particularly, for the unfrustrated simple cubic lattice antiferromagnet ordering temperatures obtained from finite-size scali…
Spin correlations of quantum-spin-liquid and quadrupole-ordered states of Tb$_{2+x}$Ti$_{2-x}$O$_{7+y}$
用中子在具有量子自旋液体（QSL）或电四极基态的单晶样品（$x=-0.007, 0.000,$和$0.003$）上的非弹性散射研究了受抑焦绿石氧化物$_{2+x}$ Ti $_{2-x}$ O $_{7+y}$的自旋关联.自旋相关性，这是值得注意的名义上的弹性散射，显示$L$点[ $q = (\tfrac{1}{2},\tfrac{1}{2},\tfrac{1}{2})$ ]周围的短程相关性，在$L$和$Γ$点微小的反铁磁布拉格散射，和$Γ$点周围的夹点型结构。采用随机相位近似（RPA）方法，假设自旋为顺磁态，伊辛自旋间存在双自旋相互作用，分析了短程自旋关联。这些分析表明，RPA散射强度很好地再现了实验数据，使用温度和$x$依赖的耦合常数的第10个相邻的网站对。这表明在QSL样品中没有发生对称性破缺，并且需要超越半经典RPA方法的量子处理。实验数据和RPA分析的影响进行了讨论。
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。
Paramagnetic half-moon shaped diffuse scattering arising from 3D magnetic frustration
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；A*STAR Quantum Innovation Centre (Q.InC), Institute of Materials Research and Engineering (IMRE), Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局材料研究与工程研究所量子创新中心）
