We study Ising pyrochlores by means of Monte Carlo simulations. We cover a set of exchange constants ranging from the frustrated ferromagnetic case (spin-ice) to the fully-ordered "all-in--all-out" antiferromagnet in the dipolar model, reinterpreting the results --as in an ionic system-- in terms of a temperature vs. magnetic charge density phase diagram. In spite of its spin nature and the presence of both double and single non-conserved magnetic charges, the dipolar model gives place to a phase diagram which is quite comparable with those previously obtained for on-lattice systems of electric charges, and on spin ice models with conserved number of single magnetic charges. The contrast between these systems, to which we add results from the nearest-neighbours model, put forward other features of our phase diagram --notably, a monopole fluid with charge order at high monopole densities that persists up to arbitrarily high temperatures-- that can only be explained taking into account construction constraints forced by the underlying spin degrees of freedom.
Soft dipolar spin ice physics and the ordered phase of the frustrated Tb2Sn2O7 pyrochlore magnet
从一个微观模型的烧绿石反铁磁体Tb 2Sn 2 O 7，包括晶体场的哈密顿量和角动量之间的相互作用，我们计算了一个有效的赝自旋-1/2哈密顿量Heff$，纳入微扰的有效相互作用的激发晶体场水平的影响。我们得到的半经典基态的Heff和找到一个区域的参数空间与两个在/两个出自旋冰配置上的每个四面体与有序波矢量q=0和自旋倾斜远离当地伊辛轴中发现Tb 2 Sn 2 O 7。这种基态也可以从偶极自旋冰模型中得到，其中伊辛约束被软化。后一种模型的蒙特卡罗模拟揭示了一个区域的相图与自旋冰状冻结和另一个过渡到Tb 2Sn 2 O 7型长程序。我们评论Tb_2Sn_2O_7和令人困惑的自旋液体Tb_2Ti_2O_7之间的差异。
Theory of Two-Step Magnetic Ordering Phenomena in a Geometrically Frustrated Heisenberg Pyrochlore Antiferromagnet with Long Range Dipolar Interactions
利用平均场论研究了具有交换作用和偶极-偶极相互作用的烧绿石晶格上的海森堡反铁磁体模型。在处理偶极通过使用埃瓦尔德方法，一个软（临界）模式与一个独特的有序波矢量被选择为所有强度的偶极偶极耦合。对于弱偶极子，选择部分有序的三个子晶格自旋结构（P态），其中q_{ord} =（1/2 1/2 1/2）。一个完全有序的四个子晶格自旋结构（F态），q =（000），与P态竞争，并随着温度的降低而成为稳定的结构。我们的结果进行了比较，对其他的理论计算和连接到最近的实验结果Gd 2 Ti 2 O 7进行了讨论。
Multiple Field-Induced Phase Transitions in a Geometrically-Frustrated Dipolar Magnet - Gd2Ti2O7
场驱动的相变通常源于塞曼能量与交换或晶场各向异性之间的竞争。在这里，我们提出了一个受挫的烧绿石磁体Gd 2 Ti 2 O 7，其中晶体场分裂是小的偶极能量相比，相图。我们发现零温度临界场和那些从平均场模型得到的很好的协议。在这里，偶极相互作用耦合的真实空间和自旋空间，所以在Gd 2 Ti 2 O 7的转变产生的场诱导的“合作各向异性”，反映了破碎的烧绿石晶格的空间对称性。
Fluctuation-Driven Selection at Criticality in a Frustrated Magnetic System: the Case of Multiple-k Partial Order on the Pyrochlore Lattice
我们研究了烧绿石晶格上周期性排列的无序（顺磁性）位置的部分有序相的问题，烧绿石晶格是一个角共享四面体的网络。这些相位的周期性由一个或多个波矢量k=（1/2 1/2 1/2）表征。从一般微观哈密顿量，包括各向异性最近邻交换，长程偶极相互作用和第二和第三最近邻交换，我们确定使用标准平均场论（S-MFT）的扩展范围的相互作用参数，支持部分有序相。我们证明，忽略s-MFT中的热波动是负责选择一个特定的部分有序相，例如“4-k”相超过“1-k”相。我们认为，过渡到4-k相是连续的，其临界性质控制的立方不动点的Ginzburg-Landau理论与4分量矢量序参数。通过将最初用于研究自旋玻璃涨落的Thouless-Anderson-Palmer方法的扩展与平行回火蒙特卡罗模拟相结合，我们建立了不同类型的部分有序相的相图。我们的研究结果阐明了长期以来的困惑有关的起源的4-k部分有序相观察到的Gd 2 Ti 2 O 7偶极烧绿石反铁磁体低于其顺磁相变温度。
Towards an Effective Spin Hamiltonian of the Pyrochlore Spin Liquid Tb2Ti2O7
Tb 2 Ti 2 O 7是一种烧绿石反铁磁体，即使在50 mK下也具有动力学自旋和仅短程相关;迄今为止探索的最低温度，远小于居里-外斯温度设定的范围T_{CW} ~14 K。在这种材料中没有长程序尚不清楚。最近，虚晶场激发（VCFEs）已被证明是显着的Tb 2 Ti 2 O 7。虽然以前的工作发现，VCFEs诱导的最近邻伊辛交换的重正化导致自旋冰相关的一个四面体，他们对自旋相关的影响还没有得到充分的探讨。本文建立了Tb_2Ti_2O_7在烧绿石晶格上的有效自旋1/2低能理论。我们确定半经典的基态的晶格，使我们能够看到如何自旋冰的物理连接到可能的物理Tb 2 Ti 2 O 7。我们观察到一个位移的相位边界相对于那些偶极自旋冰模型的量子校正变得更加显着。除了熟悉的经典偶极自旋冰模型相，我们看到了一个稳定的q = 0有序冰相在相图的大部分;铁磁相关的量子校正的首选，尽管在微观模型中的反铁磁最近邻交换。因此，挫折被认为是从虚晶场激发以上的自旋冰中的偶极相互作用的影响，诱导冰样的相关性。
Monopole matter from magnetoelastic coupling in the Ising pyrochlore
烧绿石氧化物晶格上的伊辛模型通常与自旋冰材料和“磁单极子”有关。越来越多的影响连接磁性和弹性自由度的报告，这些和其他相关的挫折材料。在这里，我们扩展了自旋冰哈密顿量，包括自旋和O $^{-2}$离子介导的超交换之间的耦合，我们称之为磁弹性自旋冰模型（MeSI）。人们一直在寻找一个模型，在这个模型中，磁单极子会自发地成为新基态的基石：MeSI哈密顿量就是这样一个模型。尽管它的简单和经典的方法，它描述（自旋和氧晶格）的双层结晶观察Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$。值得注意的是，单单极子的偶极电矩作为磁性的探针出现。作为一个例子，我们表明，在原则上，可以检测到与库仑相位相关的夹点与O $^{-2}$ -离子位移。
Comment on `Ising Pyrochlore Magnets: Low Temperature Properties, ``Ice Rules,'' and Beyond' by R. Siddharthan et al., Phys. Rev. Lett. 83, 1854 (1999)
在这篇评论中，我们认为Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$没有表现出向部分有序态的转变，这与PRL 83，1854（1999）中所讨论的不同，它表现出自旋冰行为，Siddharthan等人的实验比热数据可以用“偶极自旋冰”来解释。模型包括一个预期的贡献从核何自旋适当的长程治疗的偶极-偶极相互作用。
Finite Temperature Transitions in Large Magnetic Field in Dipolar Spin Ice
我们使用蒙特卡罗模拟，以确定机制，允许在偶极自旋冰相变的发生和生存所施加的磁场，H，远大于自旋-自旋相互作用的强度。在最一般和最高对称性的情况下，在烧绿石的四个子晶格之一上的自旋与总的局部交换+偶极+施加的场解耦。在H沿[110]晶体学方向完美排列的特殊情况下，垂直于H的自旋链显示出向q=X长程序的转变，其通过一维到三维的交叉进行。我们建议，这些转变是有关的起源观察到的粉末样品中的Dy 2 Ti 2 O 7自旋冰材料的H超过1特斯拉的比热特征。
Ill-Behaved Convergence of a Model of the Gd3Ga5O12 Garnet Antiferromagnet with Truncated Magnetic Dipole-Dipole Interactions
以前的研究已经发现，计算认为远程磁偶极相互作用截断在一个有限的截止距离Rc预测假的（非物理的）远程有序相伊辛和海森堡系统的烧绿石晶格。在本文中，我们表明，类似于这两种情况下，使用截断偶极相互作用模型的Gd 3Ga 5 O 12石榴石反铁磁体的计算也预测非物理相位与无公度有序波矢量q_ord是非常敏感的偶极截止距离Rc。
Low temperature specific heat and possible gap to magnetic excitations in the Heisenberg pyrochlore antiferromagnet Gd2Sn207
Gd_2Sn_2O_7烧绿石海森堡反铁磁体在1 K附近出现了向四个亚晶格Neel有序态的相变。尽管有序状态的表面上是传统的性质，但比热在350-800 mK的温度范围内被发现由反常的T平方幂定律描述。另一种烧绿石海森堡材料Gd 2 Ti 2 O 7也有类似的温度依赖性。Cv中这种反常的T平方行为被认为与态密度的不寻常的能量依赖性有关，这种不寻常的能量依赖性似乎也表现在μ子自旋弛豫实验中发现的低温自旋涨落中。在本文中，我们报告的Cv的计算，考虑自旋波一样的激发的Neel秩序中观察到的Gd 2Sn 2 O 7，并认为参数的T平方行为并不反映真正的低能量激发的Gd 2Sn 2 O 7。相反，我们发现这种材料的低能量激发是由单离子和偶极各向异性效应间隙的反铁磁振子，并且在先前的比热测量中考虑的350 mK的最低温度偶然地与交叉温度相一致，低于该交叉温度，磁振子变得热激活，Cv呈指数形式。我们认为，进一步的比热测量，延伸到至少100 mK是必需的，以归因于一个非常规的描述磁激发的基态的Gd 2 Sn 2 O 7或无效的标准图片的间隙激发本文提出的。
Contribution of spin pairs to the magnetic response in a dilute dipolar ferromagnet
我们模拟了稀释偶极耦合伊辛磁体LiHo \(_{0.045}\) Y \(_{0.955}\) F \(_4\)在横向磁场中的直流磁响应，使用精确对角化的两个自旋哈密顿平均在最近邻配置。两两模型，将超精细相互作用，占观察到的下降，在纵向（c轴）的磁化率与横向磁场的增加;与包含一个小的倾斜在横向磁场中，它也占非对角磁化率的行为。超精细相互作用似乎不会导致对suspectibilities的质的变化，虽然他们重新正规化不同制度之间的交叉领域。与实验结果的比较表明，反铁磁关联是更重要的比预期的基础上简单的对统计和我们的对响应的第一性原理计算。这意味着，将需要更大的集群在小的横向领域的对角响应的减少的完整描述。
