本文介绍了对Kagome阶梯化合物(Co $_{1-x}$ Ni $_x$)$_3$ V $_2$ O $_8$单晶的高分辨热容和热膨胀实验。母体化合物Co $_3$ V $_2$ O $_8$和Ni $_3$ V $_2$ O $_8$经历了一系列复杂的一级和二级磁相变。低温($T<40$ K)磁熵随着掺杂含量$x$单调地从Ni $_3$ V $_2$ O $_8$中的全S=1 Ni $^{2+}$磁熵演变到Co $_3$ V $_2$ O $_8$中的S=3/2 Co $^{2+}$磁熵的一半。热膨胀系数$α_i$($i = a$、$b$和$c$)显示出所有(Co $_{1-x}$ Ni $_x$)$_3$ V $_2$ O $_8$化合物的强各向异性。低温磁畸变表明Co掺杂(Ni掺杂)具有与沿$a$或$b$($c$)施加单轴压力类似的效果。线性Grüneisen参数$Γ_i$提取的三个主轴$i$和表现出复杂的行为与温度和掺杂。对于每个轴,$Γ_i$和$α_i$在临界浓度$x_c\simeq0.25$下表现出符号变化(在低温下),在该临界浓度下,无公度磁传播矢量发生变化。除了我们的研究,了解多个和复杂的参数(磁挫折,磁各向异性,S=1和S=3/2离子的混合物等)。现在必须使光丰富的磁弹性性能(Co $_{1-x}$ Ni $_x$)$_3$ V $_2$ O $_8$。
英文摘要:
High resolution heat capacity and thermal expansion experiments performed on single crystalline kagome-staircase compounds (Co$_{1-x}$Ni$_x$)$_3$V$_2$O$_8$ are presented. The parent compounds Co$_3$V$_2$O$_8$ and Ni$_3$V$_2$O$_8$ undergo a complex sequence of first- and second-order magnetic phase transitions. The low-temperature ($T<40$ K) magnetic entropy evolves monotonously with the doping content $x$, from the full S=1 Ni$^{2+}$ magnetic entropy in Ni$_3$V$_2$O$_8$ to half of the S=3/2 Co$^{2+}$ magnetic entropy in Co$_3$V$_2$O$_8$. Thermal expansion coefficients $α_i$ ($i = a$, $b$ and $c$) show a strong anisotropy for all (Co$_{1-x}$Ni$_x$)$_3$V$_2$O$_8$ compounds. The low-temperature magnetic distortion indicates that Co-doping (Ni-doping) has similar effects to applying a uniaxial pressures along $a$ or $b$ ($c$). Linear Grüneisen parameters $Γ_i$ are extracted for the three main axes $i$ and exhibit a complex behavior with both temperature and doping. For each axis, $Γ_i$ and $α_i$ exhibit a sign change (at low temperature) at the critical concentration $x_c\simeq0.25$, at which the incommensurate magnetic propagation vector changes. Beyond our study, an understanding of the multiple and complex parameters (magnetic frustration, magnetic anisotropy, mixture of S=1 and S=3/2 ions, etc.) is now necessarily to bring light to the rich magneto-elastic properties of (Co$_{1-x}$Ni$_x$)$_3$V$_2$O$_8$.
The kagome staircase compounds Ni$_{3}$V$_{2}$O$_{8}$ and Co$_{3}$V$_{2}$O$_{8}$ studied with implanted muons
本文报道了可果美阶梯化合物Ni $_{3}$ V $_{2}$ O $_{8}$和Co $_{3}$ V $_{2}$ O $_{8}$的μ子自旋弛豫($μ^{+}$ SR)测量结果.这些材料的磁性行为可以用两个不等价的磁性离子位点来描述,称为脊柱位点和交叉结合位点。我们的$μ^{+}$ SR结果使我们能够单独探测这些位置中的每一个,揭示这些位置附近的局部磁场的分布。我们不仅能够确认的基础上提出的散装测量的各个阶段的磁结构,但也给在每个阶段的局部场分布的温度演变的洞察。
Low-temperature thermal conductivity and magnetic transitions of the kagomé-staircase compound Ni$_3$V$_2$O$_8$
Kagomé阶梯化合物Ni $_3$ V $_2$ O $_8$是一种具有丰富相图的多铁性材料。然而,磁性和磁转变仅在1.3K以上被研究。本文研究了Ni $_3$ V $_2$ O $_8$单晶在0.3 K低温和14 T磁场下的热导率($κ$)。在零磁场下,从低温无公度(LTI)相到公度相(C),再到第二公度相(C ')的磁跃迁分别在$T\rm_{LC}$ = 3.7 K和$T\rm_{CC'}$ = 2.0 K时产生$κ(T)$曲线的异常,表明临界自旋涨落对声子有明显的散射作用.当沿$a$轴施加磁场时,$κ$的场依赖性显示与不同的磁转变相关的四种异常,并揭示了在亚开尔文温度下未检测到的磁状态。此外,发现$κ(B)$曲线不仅与历史有关,而且与外加场的大小有关。当磁场沿$b$轴方向施加时,发现了位于LTI和高温无公度(HTI)相上方的高场相。
Generalized Hardcore Dimer Models approach to low-energy Heisenberg frustrated antiferromagnets: general properties and application to the kagome antiferromagnet
Correlations, spin dynamics, defects: the highly-frustrated Kagomé bilayer
SrCr $\_{9p}$ Ga $\_{12-9p}$ O $\_{19}$和Ba $\_{2}$ Sn $\_{2}$ ZnGa $\_{10-7p}$ Cr $\_{7p}$ O $\_{22}$化合物是两种具有准二维Kagomé双层的反铁磁相互作用的高阻挫磁体。利用局域核磁共振和非局域(SQUID)技术测量了它们的磁化率,利用μ子自旋共振测量了它们的低温自旋动力学。与对几何阻挫系统的理论描述一致,Kagomé双层膜表现出:(i)短程自旋-自旋相关,直到远低于Curie-Weiss温度,没有常规的长程跃迁发生;(ii)由自旋空位产生的顺磁缺陷对磁化率的居里贡献;(iii)低温自旋涨落,至少低至30 mK,这是动态基态的标志。这些性质指向自旋液体的基态,可能建立在共振价键上,无限制的自旋子作为磁激发。
Magnetic Order and Fluctuations in the Presence of Quenched Disorder in the Kagome Staircase System (Co(1-x)Mg(x))3V2O8
Co 3V 2 O 8是一种正交晶系磁体,其中S=3/2磁矩位于两个晶体学上不等价的Co 2+位点上,其装饰了二维kagome晶格的堆叠的屈曲版本,堆叠的kagome楼梯。该结构中Co 2+磁矩之间的磁相互作用导致低温下的复杂磁相图,其中它在11 K以下表现出一系列的五个转变,最终在T~6.2 K以下达到简单铁磁基态。本文报道了(Co(1-x)Mg(x))_3V_2O_8单晶和多晶样品(x<0.23)的磁化强度测量结果,以及磁稀(Co(1-x)Mg(x))_3V_2O_8单晶(x=0.029和x=0.194)的弹性和非弹性中子散射测量结果。我们发现,2.9%的稀释导致铁磁转变温度的抑制约15%,而19.4%的稀释水平足以破坏该材料中的铁磁长程序,直到至少1.5 K的温度。磁激发谱的特征在于(Co(1-x)Mg(x))3V 2 O 8(x=0.029)的有序相中的两个自旋波分支,类似于纯x=0材料的自旋波分支,以及(Co(1-x)Mg(x))3V 2 O 8(x=0.194)在低于10 K的温度下的宽漫散射。这种强烈的依赖性的转变温度的长程序在淬火的非磁性杂质的存在下,与二维物理驱动的转变是一致的。我们进一步提供了一个简单的渗流模型,半定量地解释了这个系统无法建立远程磁秩序在不寻常的低稀释水平,我们在我们的实验中观察到。
Magnetic terahertz resonances above the Néel temperature in the frustrated kagome antiferromagnet averievite
利用时域太赫兹磁谱技术研究了阻挫磁铁电体Cu $_{5-x}$ Zn $_x$ V $_2$ O $_{10}$(CsCl).在未取代的样品($x=0$)中观察到明显的太赫兹共振时,低于短程磁相关的开始冷却。外部磁效应的影响证实了这些共振的磁起源。增加Zn取代抑制共振,因为阻挫效应占主导地位,反映了$x> 0.25$化合物的非磁性相。太赫兹光谱的温度演化与电子自旋共振光谱互补。这种比较允许直接探测不同的贡献磁顺序,挫折,和结构性质的相图中的钙钛矿。我们的结果说明了磁相互作用的效果在太赫兹频谱的挫折磁铁。
Triple-${\bf Q}$ collinear state with compensated ferrimagnetic nature on frustrated kagome lattice
Department of Earth and Space Science, Graduate School of Science, The University of Osaka(大阪大学理学研究科地球宇宙科学系);Molecular Photoscience Research Center, Kobe University(神户大学分子光科学研究中心)
Evidence of Low-Energy Singlet Excited States in the Spin-1/2 Polyhedral Clusters {Mo$_{72}$V$_{30}$} and {W$_{72}$V$_{30}$} with Strongly Frustrated Kagomé Networks
通过磁化强度、比热和电子自旋共振(ESR)测量,阐明了S = 1/2多面体簇合物{Mo $_{72}$ V $_{30}$ }和{W $_{72}$ V $_{30}$ }的低能激发态.这些团簇提供了准球面上Kagomé网络的唯一模型系统。低温下磁化强度的线性场变化表明,两个团簇的基态都是单重态。比热的温度和磁场依赖性显示了具有不同结构对称性的两个团簇之间的明显差异。在具有I $_h$对称性的{W $_{72}$ V $_{30}$ }中,在最低三重态激发态之下存在几十个低能单重态激发态.具有D $_{5h}$对称性的轻微畸变{Mo $_{72}$ V $_{30}$ }的比热导致了单重态贡献的急剧下降,这与阻挫的部分提升和简并低能态的减少是一致的。ESR谱的温度依赖性进一步证实了单重态激发的存在。全面的实验研究已经证明了球形Kagomé网络独特的低能激发及其对簇对称性的敏感性。