The perovskite nickelates RNiO$_3$ (R: rare-earth) have been studied as potential multiferroic compounds. A certain degree of charge disproportionation in the Ni ions has been confirmed by high resolution synchrotron power diffraction: instead of the nominal Ni$^{3+}$ valence, they can have the mixed-valence state Ni$^{(3-δ)+}$ and Ni$^{(3+δ)+}$, though agreement has not been reached on the precise value of $δ$ (e.g. for NdNiO$_3$, $δ=0.0$ and $δ=0.29$ were reported). Also, the magnetic ground state is not yet clear: collinear and non-collinear Ni-O magnetic structures have been proposed to explain neutron diffraction and soft X-ray resonant sccattering results in these compounds, and more recently a canted antiferromagnetic spin arrangement was proposed on the basis of magnetic susceptibility measurements. This scenario is reminiscent of the situation in the half-doped manganites.
In order to gain insight into the ground state of these compounds, we studied the magnetic excitations of some of the different phases proposed, using a localized spin model for a simplified spin chain which could describe these compounds. We first analize the stability of the collinear, orthogonal, and intermediate phases in the classical case. We then explore the quantum ground state indirectly, calculating the spin excitations obtained for each phase, using the Holstein-Primakoff transformation and the linear spin-wave approximation. For the collinear and orthogonal ($θ=π/2$) phases, we predict differences in the magnon spectrum which would allow to distinguish between them in future inelastic neutron scattering experiments.
Non-magnetic insulating phase induced by Jahn-Teller effect in RNiO$_3$
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory（分子发现中心，劳伦斯伯克利国家实验室）；Institute for Theoretical Physics, Clausthal University of Technology（理论物理研究所，克劳塔尔工业大学）；Institute for Theoretical Physics, Georg-August-Universität Göttingen（理论物理研究所，哥廷根大学）
First-principles study of electron and hole doping in perovskite nickelates
稀土镍酸盐R $^{3+}$ Ni $^{3+}$ O $_3$（R=Lu-Pr，Y）在其体相中表现出显著的金属-绝缘体转变，其温度可以通过稀土半径调节。这些化合物也是新发现的无限层RNiO 2超导体的母相。虽然密集的理论工作已经致力于了解的起源中的金属-绝缘体转变的散装，只有少数研究的作用，空穴和电子掺杂的稀土替代RNiO $_3$材料。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了空穴和电子掺杂对镍酸盐SmNiO 3的影响。我们进行计算，没有哈伯德像U势的Ni 3d水平，但与元GGA更好地修正自相互作用的错误。我们发现，在低掺杂，极化子的形成与中间局域态的带隙导致半导体行为。在更大的掺杂，中间状态蔓延越来越多的带隙，直到它们合并的价带（空穴掺杂）或导电（电子掺杂）带，最终导致在25%的R阳离子取代的金属状态。这些结果让人想起文献中的实验数据，并表明DFT模拟没有任何经验参数是合格的相关氧化物中的掺杂效应的研究和探索的机制，稀土镍酸盐的超导相。
Bond disproportionation and dynamical charge fluctuations in the perovskite rare earth nickelates
我们提出了一个理论描述的局部电子性质的钙钛矿稀土镍酸盐-材料具有负电荷转移能，强O $2p$ - Ni $3d$共价，和呼吸模式晶格畸变的起源高度研究的金属-绝缘体和反铁磁有序过渡。利用一个完整的轨道，全相关的双集群的方法，我们发现强烈的电荷波动与债券的解释。独特的双集群制定允许列入必要的轨道简并和库仑相互作用计算共振X射线光谱响应，我们发现良好的协议与既定的实验结果。这种以前没有的，理论和实验之间的关键联系提供了最近提出的键重离子化理论的验证，并提供了一种分析方法的镍酸盐和其他高价过渡金属化合物的工程阶段的光谱研究。
Theoretical investigation of superconductivity in trilayer square-planar nickelates
Sr掺杂的NdNiO $_{2}$超导性的发现是对具有与铜酸盐类似的电子和磁性的氧化镍材料的长期追求的关键突破。NdNiO $_2$是一种具有一般化学式R $_{n+1}$ Ni $_n$ O $_{2n+2}$（R = La，Pr，Nd，$n= 2, 3, ... \infty$）的正方形平面镍酸盐家族的无限层成员。在这封信中，我们调查的三层成员的超导电性，这一系列（R $_4$ Ni $_3$ O $_8$）使用第一性原理和$t-J$模型计算相结合。RPDMATHABMS Ni $_3$ O $_8$化合物比RNiO $_2$材料更类似于铜酸盐，因为只有Ni- $d_{x^{2}-y^{2}}$带穿过费米能级，它们表现出大大降低的电荷转移能量，因此超交换相互作用显著增强。我们发现，掺杂R-$_4$-Ni-$_3$-O-$_8$化合物的超导不稳定性比掺杂Sr-$_{0.2}$-Nd-$_{0.8}$-Ni-O-$_2$化合物的超导不稳定性强得多，其最大禁带宽度约为掺杂Sr-$_{0.2}$-Nd-$_{0.8}$-Ni-$_2$化合物的四倍。
Universal orbital and magnetic structures in infinite-layer nickelates
Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）；School of Applied and Engineering Physics, Cornell University（康奈尔大学应用工程物理学院）；Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Technology, Cornell University（康奈尔大学纳米技术卡弗里研究所）；Diamond Light Source（钻石光源）；Department of Materials Science and Engineering, Stanford University（斯坦福大学材料科学与工程系）
Competing Charge/Spin-Stripe and Correlated Metal Phases in Trilayer Nickelates (Pr$_{1-x}$La$_x$)$_4$Ni$_3$O$_8$
低价镍酸盐R $_{n+1}$ Ni $_n$ O $_{2n+2}$（R =稀土）含有准二维（准2D）正方形平面配位几何形状的Ni $^{1+}$（d $^{9}$）具有与高Tc铜酸盐类似的结构和电子性质，包括掺杂无限层（$n = \infty$）RNiO $_2$系统中的超导性本身。在这个R $_{n+1}$ Ni $_n$ O $_{2n+2}$镍酸盐家族中，晶体同构Pr $_4$ Ni $_3$ O $_8$和La $_4$ Ni $_3$ O $_8$表现出奇异的不同基态：Pr $_4$ Ni $_3$ O $_8$是金属的，La $_4$ Ni $_3$ O $_8$是电荷和自旋条纹有序的绝缘体。为了探索和理解从金属Pr $_4$ Ni $_3$ O $_8$到条形有序La $_4$ Ni $_3$ O $_8$的基态演化，我们生长了一系列等价取代的单晶（Pr $_{1-x}$ La $_x$）$_4$ Ni $_3$ O $_8$ .结合热力学，运输，磁性和同步辐射X射线单晶衍射测量，我们揭示了金属和条纹绝缘体相区域之间的过渡，在x = 0.4假定的量子相变。我们提出了两种可能的模型（Pr $_{1-x}$ La $_x$）$_4$ Ni $_3$ O $_8$：一个电子非均匀系统，可以作为一个候选人探索量子格里菲斯相物理和一个均匀的系统与一个假定的量子临界点在相边界…
From perovskite to infinite-layer nickelates: hole concentration from x-ray absorption
Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Universite de Strasbourg, CNRS, IPCMS UMR 7504（斯特拉斯堡大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）；European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）
Ordering and criticality in an underscreened Kondo chain
基于钙钛矿镍酸盐RNiO_3中镍价的争议，我们考虑了一维欠屏蔽Kondo链，它由自旋1（“镍”）和电子（“氧”）位置交替组成，除了通常的电子跳跃和S=1自旋与电子之间的自旋-自旋相互作用外，还包含自旋介导的电子跳跃项。利用密度矩阵重整化群（DMRG），我们得到了该模型的零温相图，以及各相的各种关联函数。重要的是，对于一定范围的参数，该模型表现出准长程螺旋（QS）秩序。为了理解DMRG的结果，我们构建了一个基于S=1自旋的Schwinger费米子分解的平均场论，由此我们认为QS相对应于D. N. Sheng，O. I. Motrunich和M. P. A. Fisher [Phys.Rev.B79，205112（2009）]。值得注意的是，我们没有发现任何证据与对称性的“镍”为中心的电荷顺序，这已被认为是由于网站选择性近藤屏蔽的一半S=1的自旋的阶段，并建议这种类型的顺序只发生由于额外的能量增益自发晶格畸变，不存在于这个模型。
