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。
英文摘要：
The elementary excitations of the spin-ice materials Ho$_2$Ti$_2$O$_7$ and Dy$_2$Ti$_2$O$_7$ in zero field can be described as independent magnetic monopoles. We investigate the influence of these exotic excitations on the heat transport by measuring the magnetic-field dependent thermal conductivity $κ$. Additional measurements on the highly dilute reference compounds HoYTi$_2$O$_7$ and DyYTi$_2$O$_7$ enable us to separate $κ$ into a sum of phononic ($κ_{ph}$) and magnetic ($κ_{mag}$) contributions. For both spin-ice materials, we derive significant zero-field contributions $κ_{mag}$, which are rapidly suppressed in finite magnetic fields. Moreover, $κ_{mag}$ sensitively depends on the scattering of phonons by magnetic excitations, which is rather different for the Ho- and the Dy-based materials and, as a further consequence, the respective magnetic-field dependent changes $κ_{ph}(B)$ are even of opposite signs.
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.
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} $, we observe a highly anisotropic magnetic-field dependence, which co…
我们调查的热输运方冰，自旋冰的二维模拟，探索新兴的磁单极子在输送能量中所发挥的作用。使用基于单自旋翻转动力学的能量保持扩展的动力学蒙特卡罗模拟，我们明确地计算（纵向）热导率，$κ$，在很宽的温度范围内。我们使用两种方法来确定$κ$：在边界处的热浴之间的能量流的测量，和Green-Kubo公式，产生定量一致的热导率值。我们解释这些结果的磁单极子的扩散的能量运输方面。我们涉及的热扩散率，$κ/C$其中$C$是热容量，到一个孤立的扩散常数，表明subdiffusively的扩散系数意味着$κ/C$消失在零温度。最后，我们讨论了这些结果的影响，在三维自旋冰的热输运，在自旋冰材料，如Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$，并概述了一些悬而未决的问题，在高度挫折磁铁的热输运。
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。
Transducing quantum-spin-ice correlations into Weyl Fermi-arc transport at a synthetic Kondo lattice interface
Rutgers University（罗格斯大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Rice University（莱斯大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）；Tsinghua University（清华大学）
Refrustration and competing orders in the prototypical Dy2Ti2O7 spin ice material
自旋冰是类似于普通水冰的受抑磁性材料，是三维空间中高阻挫的典范。最近对范例Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$自旋冰材料的低温性质的实验研究，特别是预测的向长程序的转变是否发生，根据该系统的当前接受的微观模型提出了问题。在这项工作中，我们结合蒙特卡罗模拟和平均场论计算来分析数据的磁化，弹性中子散射和比热测量的Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$。我们还重新考虑了Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$中核比热$C_{\rm nuc}$的可能重要性。我们发现，$C_{\rm nuc}$是不能完全忽略的温度以下$\sim 0.5$ K，必须考虑到在定量分析的量热数据，该化合物低于该温度。我们发现，小的有效交换相互作用与静磁偶极相互作用负责的主要自旋冰现象。这导致了长程序的意外“折射”，这是从不完全自屏蔽偶极相互作用中预期的，并且将材料定位在两个竞争的经典长程有序基态之间的边界处。这使得新的物理低温现象的表现在Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$，暴露在最近的比热测量。我们发现，在四个最有可能的原因中观察到的比热在低温下的上升-一个交换诱导的过渡到长程序，量子非伊辛（横向）项的有效自旋哈密顿量，核超精细贡献和随机无序-只有最后一个似乎是合理地能够解释量热数据。
Field induced spin freezing and low temperature heat capacity of disordered pyrochlore oxide Ho$_{2}$Zr$_{2}$O$_{7}$
自旋冰材料是由于冻结的无序状态而具有\textit{T} $\rightarrow$ 0 K的零点熵的模型系统。在这里，我们化学改变众所周知的自旋冰Ho $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$取代钛网站与等价的，但更大的Zr离子。与作为烧绿石材料的Ho $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$不同，Ho $_{2}$ Zr $_{2}$ O $_{7}$以无序烧绿石结构结晶。我们对Ho $_{2}$ Zr $_{2}$ O $_{7}$进行了详细的结构、交流磁化率和热容研究，以探讨结构无序和受抑相互作用的相互作用。零场基态表现出大的磁化率，并保持动态下降到30 mK，而不显示鲍林的剩余熵。在磁场为$\sim$ 10 kOe时，动态被连续抑制，并发生冻结转变（$\sim$ 10 K）.这些结果表明，Ho $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$中化学有序和局域应变的改变阻止了自旋冰态的发展，为基于结构的几何阻挫研究提供了新的材料。
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。
众所周知，声子可以在多种材料中产生热霍尔效应，尽管其潜在机制仍存在争议。我们研究了自旋冰的金属类似物Pr $_2$和Ir $_2$ O $_7$中的纵向$κ_{xx}$和横向$κ_{xy}$热导率。尽管存在移动电荷载流子，我们发现，无论是$κ_{xx}$和$κ_{xy}$是由声子为主。$κ_{xx}$的$T/H$标度清楚地表明，纵向热流基本上受到顺磁自旋上声子的共振散射的阻碍。在冷却时，共振散射的强烈影响的自旋冰相关的发展和$κ_{xx}$偏离的缩放在各向异性的方式相对于场的方向。引人注目的是，一组$κ_{xx}$和$κ_{xy}$数据清楚地表明，$κ_{xy}$与$κ_{xx}$在其对磁场的响应方面相关，包括$T/H$的成功缩放和其在低温下的失败。这种显著的相关性提供了坚实的证据，自旋-声子散射不仅对阻碍纵向热传导，而且对产生横向响应起着不可或缺的作用。
