The residual entropy of spin ice and other frustrated magnets is a property of considerable interest, yet the usual way of determining it, by integrating the heat capacity, is generally ambiguous. Here we note that a straightforward alternative method based on Maxwell's thermodynamic relations can yield the residual entropy on an absolute scale. The method utilises magnetization measurements only and hence is a useful alternative to calorimetry. We confirm that it works for spin ice, Dy2Ti2O7, which recommends its application to other systems. The analysis described here also gives an insight into the dependence of entropy on magnetic moment, which plays an important role in the theory of magnetic monopoles in spin ice. Finally, we present evidence of a field-induced crossover from correlated spin ice behaviour to ordinary paramagnetic behaviour with increasing applied field, as signalled by a change in the effective Curie constant.
Partial magnetization plateau emerging from a quantum spin ice state in Tb2Ti2O7
应用于Tb2Ti2O7的量子自旋冰模型预测，沿[111]轴施加的磁场将诱导部分磁化平台[H. R. Molavian和M. J. P. Gingras，J. Phys.：康登斯Matter 21，172201（2009）]。我们使用交流磁化率和μ子自旋弛豫测量来测试这一假设，发现在15和65 mT的特征与磁化平台的预测边界一致。这表明Tb_2Ti_2O_7可以用量子自旋冰模型很好地描述，有效交换常数为Jeff = 0.17（1）K.
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。
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。
Modification of Spin Ice Physics in Ho$_2$Ti$_2$O$_7$ Thin Films
我们提出了一个广泛的研究衬底取向，应变，化学计量比和自旋冰物理在Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$薄膜生长到氧化钇稳定的氧化锆衬底上的缺陷的影响。我们发现，在不同的取向生长产生不同的应变状态的薄膜。所有的膜表现出类似的c轴晶格参数，其松弛部分，这是一贯大于10.10 Ω的体积值。透射电子显微镜显示反位无序和生长缺陷存在于薄膜中，但没有观察到填充。无序度的大小取决于生长取向，其中（110）薄膜的无序度最小。磁化强度测量在1.8 K显示预期的磁各向异性和饱和磁化强度值与自旋冰的所有方向;形状各向异性是明显的，当比较在和出平面方向。值得注意的是，只有（110）取向的膜显示出磁化的标志性自旋冰平台状态，尽管与在单晶中观察到的平台相比定义不那么明确。在更无序的（111）取向的薄膜上的中子散射图显示了先前在块状材料中观察到的Q=0相，但给出平台态的Q=X相仍然难以捉摸。我们的结论是，自旋冰物理在薄膜中被修改的缺陷和应变，导致相关驱动系统进入自旋冰状态的温度降低。
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。
Determination of the magnetization scaling exponent for single crystal La$_{0.8}$Sr$_{0.2}$MnO$_3$ by broadband microwave surface impedance measurements
An intermediate state between the kagome-ice and the fully polarized state in Dy$_2$Ti$_2$O$_7$
Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$是目前最干净的自旋冰材料的例子。以前的理论和实验工作之间的kagome冰和全极化状态的一级转变已被作为偶极自旋冰模型的验证。在这里，我们进一步深入研究这一相变使用交流磁化率和直流磁化，并比较这一结果与蒙特卡罗模拟和以前的磁化和比热测量。我们发现的kagome冰和充分极化之间的中间状态的签名。这种特征在目前用于描述自旋冰材料的理论模型中是不存在的。
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.
AC Wien effect in spin ice, manifest in non-linear non-equilibrium susceptibility
我们预测的非线性非平衡响应的“磁质”，库仑流体的磁单极自旋冰。这涉及到由于第二维恩效应-一种普遍的和鲁棒的增强库仑系统在外场-这反过来又加快了磁化动力学，表现在非线性磁化率的增加的磁密度。在此过程中，我们对经典维恩效应的AC版本有了新的见解。一个惊人的发现是，在频率窗口中，磁电解质和电解质的维恩效应无法区分，前者在电荷之间表现出完美的对称性。此外，我们发现了一个新的低频制度，不断增长的磁化抵消维恩效应。我们讨论了在Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$中观察AC Wien效应的最佳参数。
Demagnetization effect on magnetic noise measurements in spin ice materials
Institut Néel, CNRS, Université Grenoble Alpes（内尔研究所，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Department of Physics, University of Warwick（华威大学物理系）；Clarendon Laboratory, Physics Department, Oxford University（牛津大学克拉伦登实验室）；Kyushu Institute of Technology（九州工业大学）；School of Physics and Astronomy, Cardiff University（卡迪夫大学物理与天文学学院）
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）。
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} $, we observe a highly anisotropic magnetic-field dependence, which co…
Tuning interactions in the spin-ice materials Dy$_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。
Vibrating-coil magnetometry of the spin liquid properties of Tb2Ti2O7
我们用振动线圈磁强计在低至0.04 K、高至5 T的磁场下研究了Tb_2Ti_2O_7的自旋液态。我们观察到磁历史依赖低于$T < 0.2$ K让人想起经典的自旋冰系统Ho 2 Ti 2 O 7和Dy 2 Ti 2 O 7。从磁化强度推断出的磁相图基本上是各向同性的，没有证据表明存在所谓的量子自旋冰所预期的磁化平台，理论上预测[111]当量子涨落使相互作用重新正规化时。相反，$T \ll T*$的磁化强度与“全进/全出”（AIAO）反铁磁性的预测半定量一致。两者合计，这表明Tb 2 Ti 2 O 7中的自旋液体状态类似于初期AIAO反铁磁体。
Magneto-optical signatures of plateau states in the kagome spin-ice HoAgGe
Augsburg University（奥格斯堡大学）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）；Beihang University（北京航空航天大学）；Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, LNCMI-EMFL, CNRS UPR3228, Univ. Grenoble Alpes, Univ. Toulouse, Univ. Toulouse 3, INSA-T（强磁场国家实验室，LNCMI-EMFL，法国国家科学研究中心UPR3228，格勒诺布尔阿尔卑斯大学，图卢兹大学，图卢兹第三大学，国立应用科学学院-图卢兹）；Charles University（查理大学）；National Institute of Chemical Physics（国立化学物理研究所）
Low-temperature muon spin rotation studies of the monopole charges and currents in Y doped Ho2Ti2O7
在Ho 2 Ti 2 O 7自旋冰的基态，磁矩的无序遵循相同的规则，在水冰的质子无序。激发采用磁单极子的形式，其通过磁库仑相互作用相互作用。本文用μ子自旋转动研究了Ho_（2-x）Y_xTi_2 O_7（x=0，0.1，1，1.6和2）单晶的低温磁性。在非常低的温度下，在x=0和0.1的样品中观察到μ子旋进λ（B）的弛豫速率与线性场的依赖关系，在以前的一些实验中，Dy 2 Ti 2 O 7自旋冰与μ子电流有关。从磁场穿透到银样品板由于晶体的磁化的信号被观察到所有的样品含有Ho，使我们能够研究不寻常的磁性动力学的Y掺杂自旋冰。
