We study the low-temperature thermal conductivity (κ) of Dy_2Ti_2O_7 along and perpendicular to the (111) plane and under the magnetic field along the [111] direction. Besides the step-like decreases of κat the field-induced transitions from the spin-ice state to the kagomé-ice state and then to the polarized state, an abnormal phenomenon is that the κ(H) isotherms show a clear irreversibility at very low temperatures upon sweeping magnetic field up and down. This phenomenon surprisingly has no correspondence with the well-known magnetization hysteresis. Possible origins for this irreversibility are discussed; in particular, a pinning effect of magnetic monopoles in spin ice compound by the weak disorders is proposed.
Comment on "Short-range magnetic interactions in the spin-ice compound Ho2Ti2O7"
在他们最近的通信（Phys.Rev.B64，060406（R）（2001））中，Cornelius和Gardner报道了对烧绿石Ho 2 Ti 2 O 7单晶的磁化和磁化率研究的结果。所观察到的磁化强度的场依赖性是完全出乎意料的，因为它似乎表明该化合物中的磁矩不遵守“冰规则”。我们重新测量了Ho_2Ti_2O_7单晶在外加磁场的三个主方向上的磁化曲线，发现与最近邻自旋冰模型的预测几乎完全一致。
Thermal Conductivity and Specific Heat of the Spin-Ice Compound Dy$_2$Ti$_2$O$_7$: Experimental Evidence for Monopole Heat Transport
自旋冰化合物Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$中的基元激发可以描述为在由磁性Dy离子形成的烧绿石晶格内独立传播的磁单极子。我们研究了B的热导率κ（B）与磁场的关系||[001]并观察到源自磁激发的磁热传输的明显证据。磁贡献κ mag与磁场有很强的相关性，并与磁化强度M（B）有关。由κ mag与磁比热之比得到的扩散系数在低于1K时大大增强，表明自旋冰态的自旋激发具有高的迁移率.
Anisotropic Monopole Heat Transport in the Spin-Ice Compound Dy$_2$Ti$_2$O$_7$
本文报道了自旋冰材料Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$的热导率$κ$的研究。从κ $ and by additional measurements on the phononic reference compounds Y$ _2 PDMATHABMQ_2 PDMATHABMR_7 PDMATHABMS_2 PDMATHABMR_7 $, we are able to separate the phononic and the magnetic contributions to the total heat transport, i.e. $ κ_{ph} $ and $ κ_{mag} $, respectively, which both depend on the magnetic field. The field dependent $ κ_{ph} $ arises from lattice distortions due to magnetic-field induced torques on the non-collinear magnetic moments of the Dy ions. For $ κ_{mag} $, we observe a highly anisotropic magnetic-field dependence, which co…
Dynamic behavior of magnetic avalanches in the spin-ice compound Dy$_2$Ti$_2$O$_7$
磁化强度的雪崩，也就是说，在给定的磁场下磁化强度的突然反转，以前已经在自旋冰化合物Dy $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$中报道过。这种由磁热加热引起的非平衡过程在低温磁化研究中非常常见。一个关键点是确定雪崩过程的物理起源。特别是，在自旋冰化合物中，雪崩的起源可能与系统固有的量子物理学有关。我们详细研究了场沿[111]方向、垂直于[111]方向和沿[100]方向的三种单晶中的雪崩现象。我们已经测量了雪崩过程中磁化强度的变化，并得出结论，雪崩在自旋冰是相当缓慢的雪崩相比，在其他系统，如分子磁铁。我们的测量结果表明，雪崩触发后的延迟约500毫秒，然后发生在几百毫秒的磁化反转。这些特征表明反转的不寻常的传播，这可能是由于逆时针运动。对于不同的样品，雪崩场在给定的方向上似乎是可再现的，但它们强烈依赖于磁化的初始状态和初始状态是如何实现的。
Irreversible proliferation of magnetic moments at cleaved surfaces of the topological Kondo insulator SmB6
化合物SmB $_6$是拓扑近藤绝缘体的最佳实现，其中拓扑绝缘体态通过近藤相干获得。最近的研究发现，有证据表明，表面的钐$_6$主机铁磁畴，创造了一个内在的平台，单向弹道输运的域边界。在这里，表面敏感的X-射线吸收（XAS）和体积敏感的共振非弹性X-射线散射（RIXS）光谱测量在Sm N $_{4,5}$ -边缘，并用于评估电子对称性，激发和解理样品的表面附近的温度依赖性。XAS的数据表明，大矩原子多重态的分裂表面上的密度随着时间的推移不可逆地增长，在一定程度上，可能超过了最近在表面4f轨道占领观察到的相关变化。
3D XY Universality and Nonlinear magnetic susceptibility in a kagome ice compound
Beihang University（北京航空航天大学）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）；Rutherford Appleton Laboratory（卢瑟福·阿普尔顿实验室）；Forshungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
Low Temperature Specific Heat of Dy$_2$Ti$_2$O$_7$ in the Kagome Ice State
我们报告了在所谓的可果美冰态下，温度低至100 mK时自旋冰化合物Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$单晶的比热。在我们以前的论文中，我们展示了剩余熵在不同磁场方向上的各向异性释放，并报道了在[111]方向上的场在Kagome板中与自旋阻挫相关的新的剩余熵。在本文中，我们确认了一阶相变线的场-温度相图和临界点的存在下（0.98 T，400 mK），以前报道的磁化强度和比热数据。我们在0.3K以下的1.25T处新发现了另一个比热峰。对于1 T和1.25T之间的状态的一个可能的解释是具有不同自旋构型的状态的共存，包括2-in-2-out状态（Kagome冰状态）、1-in-3-out状态（有序状态）和顺磁状态（自由自旋状态）。
Heat transport of the spin-ice materials Ho$_2$Ti$_2$O$_7$ and Dy$_2$Ti$_2$O$_7$
自旋冰材料Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$在零场中的元激发可以描述为独立的磁单极子。我们通过测量磁场依赖的热导率$κ$来研究这些奇异激发对热输运的影响。对高度稀释的参考化合物HoYTi $_2$ O $_7$和DyYTi $_2$ O $_7$的额外测量使我们能够将$κ$分离为声子（$κ_{ph}$）和磁性（$κ_{mag}$）贡献的总和。对于这两种自旋冰材料，我们得到显着的零场贡献$κ_{mag}$，这是迅速抑制在有限的磁场。此外，$κ_{mag}$敏感地依赖于由磁激发引起的声子散射，这对于Ho基和Dy基材料是相当不同的，并且作为进一步的结果，相应的磁场依赖性变化$κ_{ph}(B)$甚至具有相反的符号。
Tuning interactions in the spin-ice materials Dy$_2$Ge$_{2-x}$Si$_x$O$_7$ by silicon substitution
我们报告说，可以通过用硅取代立方烧绿石氧化物中的非磁性锗离子来系统地降低Dy $_2$ Ge $_{2-x}$ Si $_x$ O $_7$（$x=0, 0.02, 0.08, 0.125$）的晶格常数。在高达16 GPa和1100 $^\circ$ C下进行多砧高压合成，以在固态反应中获得多晶样品。磁化强度、交流磁化率和热容的测量揭示了自旋冰相的典型特征。从温度变化的热容量中观察到的峰的温度变化，我们推断出交换相互作用的强度增加。总之，晶格常数的降低导致竞争交换和偶极相互作用的比例发生变化。这使得新的自旋冰化合物更接近于短程自旋冰排列和反铁磁长程有序的相边界，这与观察到的自旋冰能量尺度的降低是一致的。
Structural magnetic glassiness in spin ice Dy$_2$Ti$_2$O$_7$
众所周知，自旋冰化合物Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$可实现具有磁荷双激发的三维库仑自旋液体。然而，它在低温下的命运仍然是一个有趣的悬而未决的问题。基于低温分析的磁噪声和扩散中子散射在不同的冷却协议，结合广泛的数值模拟，我们认为，冷却后，自旋冻结成什么可以被称为“结构磁性玻璃”，没有一个先验的需要化学或结构紊乱。具体来说，我们的模型表明存在两个层面上的挫折，首先产生一个近退化的约束流形内的相序动力学反过来受挫。我们的研究结果表明，自旋冰Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$提供了一个原型的磁性玻璃的形成，并设置为动力学约束系统的研究更普遍。
Magnetotransport evidence of irreversible spin reorientation in the collinear antiferromagnetic state of underdoped $\mathrm{Nd}_{2-x}\mathrm{Ce}_x\mathrm{CuO}_4$
自旋冰化合物Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$的低温熵可用最近邻反铁磁伊辛模型来描述，即“冰规则”。这是令人惊讶的，因为自旋之间的主要耦合是它们的长程偶极相互作用。我们发现，这种现象可以理解，而优雅：一个可以构建一个模型偶极相互作用，通过添加较短的范围，这产生{ \it精确}相同的基态，因此T=0熵，作为最近邻相互作用。模型和真实偶极相互作用之间的微小差异的处理再现了Gingras等人的详细数值工作。我们还导致一个更一般的概念之间的相互作用的投影等价。
Critical speeding-up near the monopole liquid-gas transition in magnetoelectric spin-ice
在所谓的自旋冰化合物中，相互竞争的相互作用稳定了一个具有有限零点熵的受抑基态，有趣的是，还出现了磁共振激发。这些单极子的性质是最近研究的焦点，特别强调它们的量子动力学。据预测，每个电介质也具有电偶极矩，这允许通过介电函数ε（ν）来研究它们的动力学。在这里，我们报告的宽带光谱测量的ε（ν）在Dy 2 Ti 2 O 7下降到200 mK的温度与特定的重点上的关键端点存在的磁场沿晶体[111]方向。当磁单极子的密度以临界方式变化时，类似于在液-气转变中，在介电响应中揭示出明确的临界特征。令人惊讶的是，介电弛豫时间τ表现出临界加速，随着温度向临界温度降低，介电弛豫时间τ显著增加1/τ。除了展示了紧急的双激发的磁电特性，我们的结果揭示了独特的临界动力学附近的双凝聚转变。
Monopole density and antiferromagnetic domain control in spin-ice iridates
磁系统中的挫折是复杂行为的肥沃土壤，包括具有涌现对称性、拓扑性质和奇异激发的非常规基态。一个典型的例子是自旋冰化合物中携带磁电荷的准粒子的出现。尽管大量的工作，这些磁单极子的密度在自旋冰systems的可靠的实验指标尚未被发现。在这里，使用测量单晶Ho $_{2}$ Ir $_{2}$ O $_{7}$与偶极蒙特卡罗模拟相结合，我们表明，磁电阻是高度敏感的单极子的密度。此外，我们发现，在磁场的取向，其中的磁致密度增强，一个强大的耦合出现之间的钬子晶格的磁荷和反铁磁有序铱离子，导致通过一个均匀的外部磁场操纵反铁磁畴的能力。我们的研究结果铺平了道路，以定量的实验测量的磁密度，并提供了一个强有力的说明之间的相互作用的各种磁性和电子自由度的挫败烧绿石铱酸盐。这种相互依赖性为磁荷和电荷之间的联系所产生的潜在功能特性以及反铁磁畴壁的控制提供了希望，这是下一代自旋电子器件设计的关键目标。
Phonon-mediated spin-flipping mechanism in the spin ices Dy$_2$Ti$_2$O$_7$ and Ho$_2$Ti$_2$O$_7$
为了理解自旋冰Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$中出现的磁翻转动力学，有必要研究这些材料中自旋翻转的机制。目前认为有两个过程：低温和中温下的量子隧穿和高温下的热激活。我们确定了晶体场和光学声子激发之间可能的耦合，并构建了一个严格约束的声子介导的自旋翻转模型，定量描述了这两种化合物中的高温过程，通过准弹性中子散射测量。我们支持该模型与Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$中晶体场态和光学声子之间耦合的直接实验证据。
Direct evidence for a dynamical ground state in the highly frustrated Tb$_2$Sn$_2$O$_7$ pyrochlore
对“有序自旋冰”Tb $_2$ Sn $_2$ O $_7$烧绿石化合物的粉末样品进行了MuSR实验。在基温（T=35mK），μ子弛豫具有动力学性质，表明在铁磁相变（T_C=0.87K）以下仍存在强涨落。长程序的暗示表现为μ子极化在外场作用下的振荡和T_C以下的滞后行为。我们提出了一个动态的和强相关的情况下，动力学的结果从大自旋团簇的波动与“有序自旋冰”的结构。
Influence of controlled disorder on the dipolar spin ice state of Ho-based pyrochlores
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Perry College of Mathematics, Computing, and Sciences, University of West Georgia（佐治亚西部大学珀里数学、计算与科学学院）；Japan Atomic Energy Agency（日本原子能机构）；Brigham Young University（杨百翰大学）
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）
Magnetization beyond the Ising limit of Ho$_2$Ti$_2$O$_7$
我们报告说，在烧绿石氧化物的局部伊辛各向异性-实现自旋冰状态的关键要求-可以通过高磁场打破。对于已经确定的经典自旋-冰化合物Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$的情况，磁化强度超过使用高达120 T的超高场的伊辛极限的依赖于角度的饱和值。然而，即使在这种极端的磁场下也不能实现完全饱和。晶体电场计算表明，四个离子位置中的两个的水平交叉导致在55和100 T的磁化步骤。此外，我们表明，通过使用的自旋弛豫时间的范围内的场扫描速率的自旋系统的动力学可以探测。只有在25 ns/T时，磁化率的新峰值出现在2 T附近。我们认为，这标志着自旋冰和极化相关性之间的交叉。
Two geometrically frustrated magnets studied by neutron diffraction
在烧绿石化合物Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Tb $_2$ Sn $_2$ O $_7$中，只有Tb $^{3+}$离子是磁性的。它们表现出相当异常的-而且，鉴于它们的化学相似性，又有着惊人的不同-磁行为，正如在环境压力和外加压力下用中子衍射所探测到的那样。Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$是一种协同顺磁体（“自旋液体”），在环境压力下没有长程序;然而，它在压力下变得有序。相比之下，Tb $_2$ Sn $_2$ O $_7$在环境压力下已经进入“有序自旋冰”状态。我们分析一个简单的模型，它已经清楚地表现出一些实验观察到的定性特征。总的来说，比较这两种化合物强调了在几何受挫系统中选择低温状态的小扰动的力量。
Local-Ising type magnetic order and metamagnetism in the rare-earth pyrogermanate Er$_2$Ge$_2$O$_7$
近量子自旋液体化合物的发现及其在量子计算中的潜在应用为量子自旋冰和自旋液体物理学寻找新的候选材料提供了信息。虽然大多数这样的工作集中在烧绿石家族的成员，由于其固有的受挫连接四面体结构，稀土焦锗酸盐也显示出可能的受挫磁性行为的希望。在熟悉的化学计量学$RE_2$ Ge $_2$ O $_7$下，这些化合物通常具有四重对称性，稀土亚晶格由交替的边缘和角共享稀土位点三角形的螺旋构成。对Dy $_2$ Ge $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Ge $_2$ O $_7$的研究表明，它们具有可调的低温反铁磁有序、高阻挫指数和自旋冰动力学。本文用中子衍射方法研究了ErPDMATHABMN GePDMATHABMN O $_7$（空间群$P4_{1}2_{1}2$）的磁有序性，发现了焦锗酸盐的最低Neel温度为1.15 K。使用中子粉末衍射，我们发现的磁结构，以$k = (0,0,0)$有序矢量，磁空间群对称性$P4_{1}^{'}2_{1}2^{'}$和细化的Er时刻$m = 8.1 μ_B$ -附近的预期值的Er $^{3+}$自由离子。挑衅性的，磁结构表现出类似的“本地伊辛”的行为中看到的pyrocholres的Er矩点向上或向下沿短Er-Er键。在施加磁场后，我们发现在$\sim$ 0.35 T的一级变磁转变为较低的对称性$P2_{1}^{'}2_{1}^{'}2$结构。这种磁过渡…
Crystal-field states and defect levels in candidate quantum spin ice Ce$_{2}$Hf$_{2}$O$_{7}$
本文报道了焦亚硝酸铈粉末和单晶样品的合成及其中子衍射、热重分析和X射线吸收光谱的表征。我们评估非磁性Ce $^{4+}$缺陷的量，并使用此结果来解释使用非弹性中子散射观察到的晶体-电场跃迁的光谱。这些单离子跃迁的分析表明，偶极八极性质的基态二重态和自旋晶格耦合的显着程度。从光谱获得的晶体-电场参数计算的单离子性质与低至约1 K的体磁化率数据非常一致。在此温度以下，磁化率的行为表明相关的制度，没有显示任何迹象的磁长程序或冻结到0.08 K。我们得出的结论是，Ce $_2$ Hf $_2$ O $_{7}$是研究量子物质奇异相关态的另一个候选者，例如最近认为存在于同构化合物Ce $_2$ Sn $_2$ O $_7$和Ce $_2$ Zr $_2$ O $_7$中的八极量子自旋冰。
