我们报道了烧绿石Yb $_2$ Ti $_2$ O $_7$的低温热导率$κ$，其中包含具有显著量子涨落的受抑自旋冰关联。在无序自旋液体区域，$κ(H)$表现出非单调的磁场依赖性，这是很好地解释了强的自旋-声子散射和量子相干激发。我们发现量子单极子的激发能比无色散的经典单极子的激发能有很强的抑制。此外，与扩散的经典单极子形成鲜明对比的是，量子单极子具有很长的平均自由程，我们推断量子单极子是一种新的重粒子，可能是玻色子，它在三维自旋液体中是高度可动的。
英文摘要：
We report low-temperature thermal conductivity $κ$ of pyrochlore Yb$_2$Ti$_2$O$_7$, which contains frustrated spin-ice correlations with significant quantum fluctuations. In the disordered spin-liquid regime, $κ(H)$ exhibits a nonmonotonic magnetic field dependence, which is well explained by the strong spin-phonon scattering and quantum monopole excitations. We show that the excitation energy of quantum monopoles is strongly suppressed from that of dispersionless classical monopoles. Moreover, in stark contrast to the diffusive classical monopoles, the quantum monopoles have a very long mean free path. We infer that the quantum monopole is a novel heavy particle, presumably boson, which is highly mobile in a three-dimensional spin liquid.
Mixed valence on a pyrochlore lattice - LiV2O4 as a geometrically frustrated magnet
在40 K以上，重费米子尖晶石LiV_2O_4的磁化率与几何阻挫磁绝缘体的磁化率具有许多共同特征，而其室温电阻率舒适地超过Mott-Regel极限。这表明，当地的磁矩，以及烧绿石晶格的基本几何形状，在确定其磁性能发挥了重要作用。我们最近推出的四面体平均场论绝缘烧绿石反铁磁体的情况下，其中个别四面体包含不同长度的自旋，并以此为出发点，讨论三种不同的情况下，在LiV 2 O 4的磁性和电子的转变。
Epitaxial stabilization of (111)-oriented frustrated quantum pyrochlore thin films
阻挫的稀土烧绿石钛酸盐Yb $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$已被提出作为实现量子自旋冰（QSI）的有希望的候选物。在外加（111）取向的磁场作用下，QSI态将出现多种奇异的量子相，包括库仑铁磁体、量子价键固体和四极有序.在这里，我们报告的初步成功的超薄膜的受抑量子高温超导体，R $_2$ Ti $_2$ O $_7$（R = Er，Yb，和Tb），沿（111）方向的层层生长。我们确认其高结晶度和适当的化学组成的组合的方法，包括原位RHEED，X射线衍射，倒易空间映射，和X射线光电子能谱学。具有平面几何形状的大面积（111）取向QSI结构的可用性为探索准二维极限中的应变和磁场相关性质的大块平台提供了新的补充。
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。
在这篇评论中，我们提供了一系列的挫折量子稀土辉石的物理介绍。我们首先给出了这些材料的微观单离子和双离子物理的背景，讨论了它们的交换相互作用的起源和性质以及它们的最小低能有效模型，然后概述了它们的经典和量子相。然后，我们利用这种理解来讨论四个重要的材料示例：Er $_2$ Ti $_2$ O $_7$，Yb $_2$ Ti $_2$ O $_2$，Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Pr $_2$ Zr $_2$ O $_7$，涵盖了实验上和理论上对每一种已知的一些细节，并总结了一些尚未解决的关键问题。最后，我们提供了一些替代材料平台实现类似的物理和讨论我们看到的前景，这些量子稀土高温超导体的未来调查的前景。
Thermal Hall conductivity in the frustrated pyrochlore magnet Tb2Ti2O7
在铁磁体中，自旋激发是研究得很好的磁振子。在受抑的量子磁体中，尽管自旋之间有很大的交换耦合，但长程磁序无法发展。与传统磁体中的磁振子相比，人们对它们的自旋激发知之甚少。他们是流动的还是本地的？在这里，我们表明，热霍尔电导率$κ_{xy}$提供了一个强大的探针的“量子自旋冰”烧绿石Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$的自旋激发。即使材料是透明的，热霍尔响应也很大。霍尔响应产生于自旋激发，具有将它们与磁振子区分开的特定特性。在低温（$T<$ 1 K）下，热导率模仿脏金属的热导率。使用霍尔角，我们构建了一个相位图，显示了如何通过磁场抑制激励。
Structural properties of the geometrically frustrated pyrochlore Tb2Ti2O7
虽然理论上表现出最近邻反铁磁相互作用和几何挫折的材料在没有无序的情况下不应该磁有序，但很少有这样的系统被实验观察到。一个这样的系统似乎是烧绿石Tb 2 Ti 2 O 7。然而，以前的结构研究表明，Tb_2Ti_2O_7是一个不完美的烧绿石。为了澄清这种情况，我们进行了中子粉末衍射（NPD）和X射线吸收精细结构（XAFS）的样品上的测量，这些样品是相同的制备，显示没有磁序。NPD测量结果表明，Tb_2Ti_2O_7的长程有序结构在4.5 ~ 600 K之间没有发生结构转变。具体而言，每个部位的均方位移（u^2）遵循无偏移的德拜模型。在2%的上限内，没有观察到Tb/Ti位点互换的证据。同样，在标称烧绿石值的2%的上限内，没有观察到氧化学计量的过量或不足。Tb L3-和Ti K-边XAFS测量从20-300 K类似地表明一个良好有序的局部结构。考虑了结构的其他方面。我们得出结论，Tb 2 Ti 2 O 7具有，在实验误差范围内，一个理想的，无序的烧绿石晶格，从而使系统保持在一个动态的，受挫的自旋状态的最低观测温度。
Quasiparticle Breakdown and Spin Hamiltonian of the Frustrated Quantum Pyrochlore Yb$_2$Ti$_2$O$_7$ in Magnetic Field
阻挫烧绿石磁体Yb $_2$ Ti $_2$ O $_7$具有磁性有序的显著性质，但在布里渊区的宽区域上没有传播的磁振子。在这里，我们使用非弹性中子散射，以遵循如何频谱的演变，在垂直轴磁场。在高场，我们观察到除了色散的磁振子也是一个两个磁振子连续，它的强度增加后，减少领域和重叠的一个磁振子状态在中间领域导致强重整化的色散关系，和磁振子衰变。利用热容测量，我们发现低场区和高场区是平滑连接的，没有急剧的相变，自旋能隙随场单调增加。通过拟合到一个广泛的数据集，我们重新评估的自旋哈密顿发现占主导地位的量子交换项，我们建议负责的强烈波动和准粒子击穿效应在低场观察。
Spin-lattice coupling in frustrated antiferromagnets
本文综述了自旋-晶格耦合在消除烧绿石反铁磁体，特别是尖晶石氧化物的几何阻挫中的作用机制。烧绿石晶格的组成单元四面体单元在晶格自由度与反铁磁性耦合时发生自旋驱动的Jahn-Teller不稳定性。通过限制我们的考虑，以保持平移对称性的晶格的扭曲，我们提出了一个一般的理论，集体自旋Jahn-Teller效应的烧绿石晶格。预测的晶格畸变之一打破了反转对称性，并产生了手性烧绿石晶格，其中受挫键形成具有一定手性的螺旋。手性通过自旋轨道耦合转移到自旋系统，导致长周期螺旋状态，如在尖晶石CdCr 2 O 4中观察到的。我们讨论了利用局域声子模的自旋-晶格耦合的显式模型，以及它们在其他阻挫磁体中的应用。
Spin Waves and Quantum Criticality in the Frustrated XY Pyrochlore Antiferromagnet Er2Ti2O7
我们报告了Er $_2$ Ti $_2$ O $_7$的低温磁相图的详细测量结果。在晶体[110]方向施加磁场的条件下，单晶的热容和飞行时间中子散射研究揭示了非常规的低能态。Er $^{3+}$磁性离子驻留在Er $_2$ Ti $_2$ O $_7$中的烧绿石晶格上，其中局部XY各向异性和反铁磁相互作用产生独特的阻挫系统。在零场中，基态表现出共存的短和长程序，伴随着软集体自旋激发以前被认为是不存在的。有限磁场的应用通过非共线相位的景观连续地调谐基态，除以在$μ_0 H_c \sim$ 1.5 T的零温度相变。正如量子涨落驱动的二阶量子相变所预期的那样，自旋涨落的特征能量尺度在临界点消失。
Local spin dynamics in geometrically frustrated Mo pyrochlore antiferromagnet Lu$_2$Mo$_2$O$_{5-y}$N$_2$
利用μ子自旋旋转/弛豫实验研究了量子自旋液体候选化合物（$S=1/2$，Mo $^{5+}$）氧氮化物烧绿石Lu $_2$ Mo $_2$ O $_{5-y}$ N $_2$的磁基态.与在凝固温度$T_g\simeq16$ K下表现出自旋玻璃行为的Lu $_2$ Mo $_2$ O $_7$（$S=1$，Mo $^{4+}$）相反，在低至0.3 K下没有观察到这种自旋凝固或长程磁序。此外，两个独立的磁畴被检测到低于$\sim$ 13 K，其特征在于在自旋动力学的差异。第一个是在受挫的反铁磁体中看到的“零星”自旋波动，其中超精细场的振幅表明激发包括未成对自旋的局部簇。另一种是快速的顺磁涨落，在低温下只有微弱的抑制。在顺磁波动的地方，零星波动的体积分数随着温度的降低而稳步增加，这表明形成了一个激发间隙与宽分布的间隙能量，涉及零间隙。
Ferromagnetic - spin glass transition induced by pressure in the geometrically frustrated pyrochlore (Tb$_{1-x}$La$_x$)$_2$Mo$_2$O$_7$
本文用中子衍射和$μ$ SR研究了（Tb $_{1-x}$ La $_x$）$_2$ Mo $_2$ O $_7$高温超导体。Tb取代La使晶格膨胀，并引起从自旋玻璃状状态（{ \itshape x}=0）到非共线铁磁体（{ \itshape x}=0.2）的变化。在铁磁结构中，Tb矩的取向接近于它们的局部各向异性轴，而Mo矩的取向接近于净矩。$μ$ SR动力学弛豫速率在居里温度T $_C$处显示尖状峰，在T $^\star$ $<$ T $_C$处显示宽异常，表明局部或动力学性质的第二次转变。在压力下，长程有序被破坏，恢复到类似自旋玻璃的状态。这组数据提供了铁磁-自旋玻璃阈值区自旋关联和涨落的微观图像。
Nonconventional Spin Glass Transition in a Chemically Ordered Pyrochlore
本文报道了几何阻挫烧绿石Tb $_{2}$ Mo $_{2}$ O $_{7}$，$T$ $_{g}$ $\simeq$ 24 K中不寻常的自旋玻璃性质的研究。分析的非线性部分的直流和复杂的磁化率，附近的玻璃化转变制度，表明存在一个统计分布的弛豫时间在短程有序铁磁簇。此外，磁自旋在低于玻璃化转变温度时没有被充分冻结;显然，这是非线性磁化率的静态临界指数的非平衡标度行为的原因。我们的报告有望为理解具有短程铁磁相互作用的挫火辉石的冻结特性提供新的思路。
Vacancy defects and monopole dynamics in oxygen-deficient pyrochlores
自旋冰中的磁单极子的想法在中温下取得了很大的成功，但在低温下，仅仅用磁动力学的描述是不够的。最近，数值模拟被用来争论磁性杂质通过在系统中引入剩余电阻的磁性等效物来解释这种差异。在这里，我们提出，氧的缺乏是主要原因的磁性杂质在生长的样品，我们确定的缺陷结构和磁性的Y2 Ti 2 O（7-δ）的漫中子散射和磁化测量。这些缺陷通过氧退火消除。氧空位的引入导致Ti 4+转变为具有淬灭轨道磁性的磁性Ti 3+，但浓度非常低。在自旋冰材料Dy 2 Ti 2 O 7中，我们发现相同的氧空位缺陷抑制了相邻稀土站点上的时刻，并且这些磁扭曲在亚开尔文温度下显着减缓了长时间的磁动力学。
Quadrupole Order in the Frustrated Pyrochlore Tb$_{2+x}$Ti$_{2-x}$O$_{7+y}$
利用高质量单晶的比热、磁化强度和中子散射实验研究了阻挫烧绿石Tb $_{2+x}$ Ti $_{2-x}$ O $_{7+y}$与$T_{\text{c}}=0.53$ K中出现的隐序。基于赝自旋1/2哈密顿量的离子非Kramers磁偶极子的半定量分析表明，它是电四极矩的有序态。名义Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$的难以捉摸的自旋液体状态最有可能是U（1）量子自旋液体状态。
Optical phonons, spin correlations, and spin-phonon coupling in the frustrated pyrochlore magnets CdCr2O4 and ZnCr2O4
我们报告的红外，拉曼，磁化率和比热测量CdCr 2 O 4和ZnCr 2 O 4单晶。我们估计的最近邻和次最近邻交换常数从磁化率和提取的自旋-自旋关联函数从磁化率和比热的磁贡献。通过与TN以上的红外光学声子频移的比较，我们得到了这些系统中自旋-声子耦合常数的估计。拉曼和红外活性声子模式的观察表明，在CdCr 2 O 4中低于Neel温度时，反转对称性的损失与Chern及其同事的理论预测一致[Phys.Rev.B74，060405（2006）]。在ZnCr_2O_4中，在TN以下出现了几个新的模式，但没有检测到声子模式，这是拉曼和红外活性的，表明在低温相的反转对称性守恒。
Geometrically Frustrated Quadrupoles on the Pyrochlore Lattice and Generalized Spin Liquids
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Laboratoire Léon Brillouin, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay（里昂·布里渊实验室，法国原子能和替代能源委员会，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，尼尔研究所）
Magnetic transition, long-range order, and moment fluctuations in the pyrochlore iridate Eu2Ir2O7
μ子自旋旋转和弛豫实验中的烧绿石铱酸盐Eu 2 Ir 2 O 7产生一个明确的μ子自旋进动频率低于金属-绝缘体/反铁磁转变温度TM = 120 K，表示远程相称的磁秩序，从而排除了量子自旋液体和自旋玻璃样基态。动态μ子自旋弛豫速率在2 K和~TM之间与温度无关，并产生了非常长的Ir^{4+}自旋相关时间，表明低位自旋激发的奇异密度。类似的行为被发现在其他pyrophores和几何挫折系统，但也在unfrustrated iridate BaIrO 3。Eu 2 Ir 2 O 7可能只有微弱的阻挫;如果是这样的话，奇异性可能与小能隙绝缘态有关，而不是阻挫。
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。
Local lattice disorder in the geometrically-frustrated spin glass pyrochlore Y2Mo2O7
几何受挫的自旋玻璃Y2 Mo 2 O 7已被广泛认为是结晶有序的唯一的最近邻磁交换相互作用，J.为了测试这一论断，我们提出了X射线吸收精细结构的结果为Mo和Y K边缘作为温度的函数，并将它们与结果从有序的烧绿石，Tl 2 Mn 2 O 7。我们发现Mo-Mo对的距离在与Y-Mo对近似成直角的方向上是显著无序的。这些结果强烈表明，晶格无序成核的自旋玻璃相在这种材料中。
Polynomial Expansion Monte Carlo Study of Frustrated Itinerant Electron Systems: Application to a Spin-ice type Kondo Lattice Model on a Pyrochlore Lattice
Understanding Reentrance in Frustrated Magnets: the Case of the Er$_2$Sn$_2$O$_7$ Pyrochlore
再进入，一个系统从一个有序的阶段返回到一个先前遇到的较不有序的阶段，作为一个受控参数不断变化，是一个在不同的物理系统中发现的反复出现的主题，从凝聚态到黑洞。虽然它的许多化身是多样的，而且通常不被怀疑，但微观层面的再入原因往往没有被彻底调查。在这里，通过详细的表征和理论建模，我们揭示了重入背后的强阻挫烧绿石反铁磁体Er $_2$ Sn $_2$ O $_7$的微观机制。利用稀土锡酸盐单晶合成的最新进展，我们使用热容测量来暴露Er $_2$ Sn $_2$ O $_7$在其磁场$B$与温度磁场沿三个立方高对称方向的$T$相图中表现出多个再进入的实例。通过经典的蒙特卡罗模拟，平均场理论和经典的线性自旋波展开，我们认为，在Er $_2$ Sn $_2$ O $_7$中观察到的多次出现的再进入的起源与软模式。取决于场的方向，这些产生于场演化基态之间的直接$T=0$竞争，或从场诱导的竞争增强与一个独特的零场反铁磁相。在这两种情况下，相竞争增强热波动，熵稳定一个特定的有序相。这导致某些场值的转变温度增加，从而导致重入行为。我们的工作代表了一个详细的检查机制，负责在一个受挫的磁铁再入，并可能作为一个模板，在其他物理系统中的再入现象的解释。
Quadrupole order in the frustrated pyrochlore magnet Tb$_2$Ti$_2$O$_7$
通过比热实验和蒙特卡罗（MC）模拟研究了烧绿石类阻挫磁体Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$的隐藏长程有序（LRO），并将其作为Tb $^{3+}$的非Kramers离子所固有的四极矩LRO进行了讨论.我们发现，$H//[001]$尖锐的比热峰在0.3T以上的磁场作用下会塌陷成一个宽峰。这一结果，定性再现MC模拟，表明场诱导的磁状态克服了四极LRO状态，作为一个类似的情况下，一个经典的自旋冰。目前的结果支持的解释，Tb $_{2+x}$ Ti $_{2-x}$ O $_{7+y}$是一个独特的材料之间的四极（$x \geq x_c = -0.0025$）和自旋液体（$x \leq x_c$）状态，其中沿[001]轴的磁场是一个调谐参数，诱导磁有序状态。
Spin-orbital glass transition in a model of a frustrated pyrochlore magnet without quenched disorder
我们从理论上表明，自旋和轨道自由度的烧绿石氧化物Y2 Mo 2 O 7，这是免费的淬火无序，可以表现出同时的玻璃化转变，作为动力学随机性工作。自旋和轨道的相互作用是由选择轨道的Jahn-Teller晶格畸变介导的，然后产生从铁磁到反铁磁的各种自旋交换相互作用。我们的蒙特卡罗模拟检测到的弛豫时间的幂律发散和磁和介电非线性极化率的负发散，解决了长期困扰的起源无无序自旋玻璃。
