Discovery of terahertz-frequency orbitally-coupled magnons in a kagome ferromagnet
Tsinghua University（清华大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Xiamen University（厦门大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Fudan University（复旦大学）
本研究利用时间分辨Kerr旋转光谱在拓扑kagome铁磁体Co3Sn2S2中发现6 K下0.61和0.49 THz的轨道耦合磁振子共振，揭示自旋—轨道强耦合机制及其太赫兹自旋电子应用潜力。
2024-08-18 cond-mat.str-el
Magnon thermal Hall effect in kagome antiferromagnets with Dzyaloshinskii-Moriya interactions
我们从理论上研究了反铁磁kagome自旋系统的磁性和拓扑性质的存在下，在平面内和平面外的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。在铁黄钾铁矾等材料中，面内相互作用稳定了具有有限标量自旋手征的倾斜非共线“伞形”磁位形。我们推导出的倾斜角的表达式，并使用所得到的顺序作为一个自旋波分析的起点。我们发现拓扑磁振子带，其特征在于非零陈数。我们计算了磁振子的热霍尔电导率，并提出铁黄钾铁矾作为一个有前途的候选系统，观察磁振子热霍尔效应在一个非共线的自旋配置。我们还表明，热导率可以通过改变施加的磁场，或在平面Dzyaloshinskiii-Moriya强度调谐。与以往的拓扑磁振子带的研究相比，发现即使在小的倾斜的限制，效果是大的。
2018-09-17 cond-mat.str-el
A series of magnon crystals appearing under ultrahigh magnetic fields in a kagomé antiferromagnet
在晶体中寻找新的物质量子态是凝聚态物理的一个新的发展趋势。对于磁性材料，几何阻挫和高磁场是实现它的两个关键因素：传统的磁序可能被竞争相互作用（阻挫）破坏，并被一种以准粒子（即磁振子）为特征的奇异状态所取代，而磁场可以控制磁振子的密度和化学势。在这里，我们表明，一个合成的铜矿，镉kapellasite，包括一个kagome晶格的角共享三角形的Cu 2+离子携带自旋1/2表现出前所未有的一系列分数磁化高原在160 T的双磁场，这可以解释为本地化的六边形的kagome晶格的新兴磁振子的结晶。我们的观察揭示了一种新型的粒子物理学在一个高度沮丧的磁铁实现。
2019-03-18 cond-mat.str-el
Damped Dirac magnon in a metallic kagome antiferromagnet FeSn
kagome晶格是一个肥沃的平台，探索拓扑激发与费米-狄拉克和玻色-爱因斯坦统计。虽然相对论性狄拉克费米子和平带已经在可果美金属的电子结构中被发现，但自旋激发却很少受到关注。在这里，我们报告非弹性中子散射研究的原型可果梅磁性金属FeSn。光谱显示良好定义的自旋波延伸到120毫电子伏。在这个能量之上，自旋波逐渐变宽，反映了与斯通纳连续谱的相互作用。利用线性自旋波理论，我们确定了一个有效的自旋哈密顿量，再现测量的色散。这一分析表明，在K点的狄拉克磁振子明显出现在一个区域的边缘，在该区域中，定义明确的自旋波变得不可观测。我们的研究结果强调了巡回载体的拓扑自旋激发的金属戈薇磁铁的影响作用。
2021-07-19 cond-mat.str-el
Strain-Induced Topological Magnon Phase Transitions: Applications to Kagome-Lattice Ferromagnets
拓扑绝缘体的一个共同特征是它们由拓扑不变量表征，如陈数和$\mathbb{Z}_2$指数。这个量将非平凡拓扑系统与平凡拓扑系统区分开来。拓扑相变可能发生在两个拓扑不同的相位时，并且它通常由间隙闭合点定义，其中拓扑不变量是不明确的。在本文中，我们表明，在应变（扭曲）kagome晶格铁磁体的磁振子带实现一个拓扑磁振子相变在现实的参数制度的系统的一个例子。当自旋轨道耦合（SOC）被忽略时（即没有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用），我们发现三个磁振子分支都是色散的，没有平坦带，并且存在一个临界点，在这个临界点上，倾斜狄拉克点和半狄拉克点共存于磁振子谱中.与通常的相变相反，临界点将两个无带隙的磁振子相分开。在引入SOC后，我们在临界应变$δ_c=\frac{1}{2}\big[ 1-(D/J)^2\big]$处实现了一个拓扑磁振子相变点，其中$D$和$J$分别表示微扰SOC和海森堡自旋交换相互作用.它将$δ<δ_c$和$δ>δ_c$的具有不同陈数的两个不同拓扑磁振子相分开。由于动量空间中Berry曲率的发散，相应的反常霍尔热导率在$δ_c$处发生突变。所提出的拓扑磁振子相变在实验上是可行的，通过施加外部扰动，如单轴应变或压力。
2018-04-30 cond-mat.str-el
Topological honeycomb magnon Hall effect: A calculation of thermal Hall conductivity of magnetic spin excitations
最近，在可果美和烧绿石晶格上实验观察到自旋激发的磁振子霍尔效应。霍尔热导率$κ^{xy}$作为可果美晶格上的磁场或温度的函数改变符号，并且$κ^{xy}$在反转烧绿石晶格上的磁场的符号时改变符号。基于这些令人兴奋的实验结果，我们从理论上提出了一种在蜂窝晶格上实现磁振子霍尔效应的简单的双带模型。自旋激发的磁振子霍尔效应以通常的方式通过晶格的反转对称性的破缺而产生，然而，通过次近邻的Dzyaloshinsky-Moriya（DM）相互作用。我们发现，$κ^{xy}$有一个固定的符号为所有的参数制度考虑。这些结果与Lieb，kagome和烧绿石晶格相反。我们进一步表明，低温依赖于磁振子霍尔电导率遵循$T^{2}$法律，而不是戈薇和烧绿石晶格。这些结果提供了一种测量二维蜂窝量子磁体和蜂窝光晶格中超冷原子的霍尔热导率的实验方法。
2016-07-24 cond-mat.str-el
A Series Expansion Study for Large Negative Quantum Renormalization of Magnon Spectra in the $S=1/2$ Kagome-Lattice Heisenberg Antiferromagnet Cs$_{2}$Cu$_{3}$SnF$_{12}$
本文用级数展开法研究了Cs$_{2}$Cu$_{3}$SnF$_{12}$的kagome磁子谱，发现高能色散向下形变且能量尺度减小约40%，通过拟合参数得到DM相互作用$D^{\parallel}=0.12J$，并指出磁子带压缩源于自旋子连续谱挤压。
2023-09-21 cond-mat.str-el
Magnon bandstructure and topology in a periodically deformed Kagome lattice with DM interaction
The University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Interdisciplinary Research Center (IRC) for Advanced Quantum Computing (AQC)（先进量子计算跨学科研究中心）
通过研究变形Kagome晶格中具有DM相互作用的Heisenberg模型，发现周期性变形导致更丰富的能带结构，并在反铁磁与铁磁耦合下分别呈现平庸与非平庸拓扑，其中铁磁情况下陈数可达±2。
2026-11-03 cond-mat.str-el
Non-ergodic one-magnon magnetization dynamics of the kagome lattice antiferromagnet
Universität Bielefeld（比勒费尔德大学）
研究kagome晶格反铁磁体中单磁子动力学，揭示平坦带导致的非平衡现象，展示无杂音局域化机制
2025-08-25 cond-mat.str-el quant-ph
Concurrence of topological electrons and magnons in the Kagome ferromagnet CoCu3(OH)6Cl2
自旋和电荷是电子的两个相互关联的性质。然而，以往的拓扑物质研究工作大多是分别研究电子和磁振子激发。本文采用密度泛函理论和Schwinger玻色子方法相结合的方法，同时计算了具有铁磁基态的CoCu 3（OH）6Cl 2的拓扑电子能带结构和拓扑磁振子谱.这种材料提供了一个理想的平台来研究不同类型的拓扑激发的相互作用。我们的工作也为处理具有窄带隙的关联拓扑磁系统提供了一种有用的方法。
2020-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Macroscopic magnetization jumps due to independent magnons in frustrated quantum spin lattices
对于一类包括kagome晶格在内的阻挫自旋晶格，我们构造了由几个独立的局域单磁振子态组成的精确本征态，并论证了它们是强磁场下的基态。如果局部磁振子的最大数量与系统中的自旋数量成比例，这是kagome晶格的情况，则该效应在热力学极限下持续存在，并在饱和磁场下方的零温磁化曲线中引起宏观跳跃。这种效应随着自旋量子数的增加而减小，在经典极限下消失。这是一种真正的宏观量子效应。
2002-06-05 cond-mat.str-el
Topological transitions of spin-excitations in insulating chiral antiferromagnets
本文研究了三维拓扑手征反铁磁体在Kagome晶格中的应变诱导拓扑磁振子相变。我们发现，在（100）轴向应变作用下，三维绝缘反铁磁Weyl磁振子（WM）表现为介于应变诱导的具有整数Chern数的三维磁振子Chern绝缘体（MCI）和具有零Chern数的三维平凡磁振子绝缘体之间的中间相.此外，我们表明，应变抑制拓扑热霍尔在这些系统中的磁振子的电导率。由于三维绝缘和金属kagome手征反铁磁体之间的相似性，我们设想，目前的结果也可以体现在三维反铁磁拓扑Weyl半金属Mn $_3$ Sn \slash Ge。
2020-07-07 cond-mat.str-el
Loop-gas description of the localized-magnon states on the kagome lattice with open boundary conditions
高场制度的自旋S XXZ反铁磁体的kagome晶格引起宏观简并基态由于一个完全平坦的最低单磁振子带。相应的激发可以局域在实空间中的环上，并被称为“局域磁振子”。因此，对多体基态的描述相当于表征了所允许的经典环组态，并消除了它们之间的量子力学线性关系。在这里，我们研究这种环气描述有限kagome晶格与开放的边界条件，并比较结果与精确对角化的自旋1/2 XY模型在同一个晶格上。我们发现，环路气体提供了一个确切的帐户的退化基态流形，而硬六边形描述错过嵌套环路配置的贡献。根据零温度磁化曲线，磁振子晶体对应于磁振子，该磁振子晶体是自旋1/2 XY模型的稳定基态，其磁场的窗口约为饱和场的4%，刚好低于该饱和场。我们还提出了由热纯量子（TPQ）态的相关方法和有限温度Lanczos方法（FTLM）得到的比热的数值结果。对于处于磁振子晶体稳定范围内的场，可以发现比热的低温最大值对应于低温下进入磁振子晶体的有限温度相变。
2021-04-22 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Photoinduced Topological Phase Transitions in Topological Magnon Insulators
拓扑磁振子绝缘体是电子拓扑绝缘体的玻色子类似物。它们表现在磁性材料的拓扑非平凡的磁振子带实验实现在准二维（准2D）kagome铁磁体Cu（1-3，BDC），他们也具有保护磁振子边缘模式。这些拓扑磁性材料可以传输热量以及自旋电流，因此它们可以用于自旋电子学应用。此外，由于磁振子是具有磁偶极矩的电荷中性自旋${\bf 1}$玻色子准粒子，拓扑磁振子材料也可以通过Aharonov-Casher效应与电磁场相互作用。本文研究了Kagomé铁磁体中内禀拓扑磁振子绝缘体的光致拓扑相变。利用磁振子Floquet-Bloch理论，我们证明了通过改变光的强度，周期性驱动的本征拓扑磁性材料可以被操纵到不同的拓扑相，具有不同的Berry曲率和Hall热导率的符号。我们进一步表明，在一定条件下，周期性驱动的带隙拓扑磁振子绝缘体也可以调谐到合成的Dirac-Weyl磁振子锥的无隙拓扑磁振子半金属。我们设想，这项工作将铺平道路，有趣的新的潜在的实际应用拓扑磁性材料
2018-11-11 cond-mat.str-el
Multiple topological phases of magnons induced by Dzyaloshinskii-Moriya and pseudodipolar anisotropic exchange interactions in Kagome ferromagnets
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Nantong University（南通大学）
Kagome铁磁体中多种磁各向异性相互作用诱导出多重拓扑相，具有高陈数和拓扑相变调控潜力。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A first theoretical realization of honeycomb topological magnon insulator
最近的研究表明，在蜂窝晶格上的海森堡（反）铁磁体中，磁振子（自旋波准粒子）实现了一个无质量的二维（2D）类狄拉克哈密顿量。结果表明，狄拉克磁振子哈密顿量保持时间反演对称定义的亚格子赝自旋和狄拉克点是强大的对磁振子-磁振子相互作用。狄拉克点也发生在非零能量。在本文中，我们提出了一个简单的实现非平凡的拓扑结构（磁振子边缘状态）在这个系统中。我们表明，狄拉克点缺口时，通过引入下一个最近的邻居Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的晶格的反演对称性被打破。从而实现了电子系统中类似于量子反常霍尔效应的Haldron模型的磁振子边缘态。然而，与电子自旋电流相比，由于欧姆加热，耗散可以非常大，非相互作用的拓扑磁振子可以长时间传播而没有耗散，因为磁振子是不带电的粒子。我们观察到相同的蜂窝晶格上的XY模型的磁振子边缘状态。值得注意的是，在这种情况下，模型映射到蜂窝晶格上相互作用的硬核玻色子。具有非平凡磁振子边缘态的量子磁系统称为拓扑磁振子绝缘体。它们已经在kagome晶格上进行了理论研究，最近在具有三个磁振子体带的kagome磁体Cu（1-3，BDC）上进行了实验观察。我们的结果表明，蜂窝晶格的实验程序，以寻找一类二维量子磁体和超冷原子被困在蜂窝光晶格的蜂窝拓扑磁振子绝缘体。
2016-07-20 cond-mat.str-el
Topological magnon in exchange frustration driven incommensurate spin spiral of a kagome lattice YMn$_6$Sn$_6$
本研究基于交换相互作用模型和Hubbard U，揭示了YMn$_6$Sn$_6$中由阻挫磁交换驱动的非公度自旋螺旋相变，并发现该相中存在拓扑磁振子，理论结果与实验高度吻合。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnon Spin-Momentum Locking: Various Spin Vortices and Dirac Magnons in Noncollinear Antiferromagnets
本文将自旋动量锁定的概念推广到磁振子系统，导出了一般两体自旋哈密顿量的单磁振子态自旋期望值的计算公式。我们给出了磁振子自旋与动量无关的不通过条件。作为磁振子自旋动量锁定的例子，我们分析了一维Néel序反铁磁体和二维kagome晶格反铁磁体的120 $^\circ$结构。我们发现，即使当哈密顿量具有$z$轴自旋旋转对称性时，磁振子自旋也依赖于其动量，这可以用奇异带点或$U(1)$对称性破缺来解释。在kagome晶格反铁磁体中产生的动量空间中的自旋涡旋具有缠绕数$Q=-2$，而在拓扑绝缘体表面态中观察到的典型自旋涡旋的特征为$Q=+1$。在另一个可果美晶格反铁磁体中发现了表面态的磁振子类似物，即具有$Q=+1$的狄拉克磁振子。利用Poincaré-Hopf指标定理，我们还导出了$Q$的求和规则.
2017-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic transitions in the topological magnon insulator Cu(1,3-bdc)
拓扑磁振子绝缘体是一类具有拓扑非平凡磁振子带的新型磁性材料。因此，这些材料中的磁振子显示出类似于拓扑绝缘体中电子的性质。在这里，我们提出了磁化，比热，中子散射测量的铁磁戈薇磁铁铜（1，3-BDC）。我们的测量提供了这种材料的磁结构和相互作用的详细描述，并确认它是一个理想的原型拓扑磁振子物理系统中的一个简单的自旋哈密顿量。
2016-06-02 cond-mat.str-el
Topological excitations in a Kagomé magnet
它在这里表明，一个Kagomé磁铁，海森堡和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用导致非平凡的拓扑和手征磁性。手征性--也就是左手或右手--在广泛的科学领域中是一个非常重要的概念，特别是在凝聚态物理中。反转对称性破缺将手征性与skyrmions联系起来，skyrmions是具有粒子状和拓扑性质的受保护场配置。在这里，所报道的数值模拟和理论考虑表明，磁激发的Kagomé磁铁可以都是规则的体磁振子字符，以及，具有非平凡的拓扑性质。我们还发现，在特殊情况下，skyrmions出现作为激发，具有稳定性，即使在室温下。此外，Kagomé磁体的手征磁子边缘态提供了一种有希望的方法来创建，控制和操纵Skyrmions。这在自旋电子学、磁振子学和Skyrmionics中具有应用潜力，即，用于信息存储或作为基于这些粒子的传输和控制的逻辑器件。这些粒子激发之间的碰撞被发现是弹性的skyrmion-skyrmion通道，虽然没有质量守恒的单个skyrmion。Skyrmion-antiskyrmion碰撞被发现是更复杂的，这些对象的湮灭和创建有一个明显的非本地的性质。
2014-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural distortions of frustrated quantum spin lattices in high magnetic fields
研究了强磁场中强阻挫反铁磁自旋晶格的稳定性。特别地，我们考虑了自旋各向异性海森堡反铁磁体的平方kagomé和kagomé晶格。嵌入在铁磁环境中的独立的局域磁振子，这是基态在饱和场，意味着晶格不稳定性适当的晶格畸变拟合局域磁振子的结构。我们详细讨论了这种自旋Peierls不稳定性在高磁场的情况下，这基本上取决于交换相互作用各向异性Δ和自旋s的值。
2005-10-21 cond-mat.str-el
Nonreciprocal magnon excitations by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction on the basis of bond magnetic toroidal multipoles
从理论上研究了非中心对称磁体中产生非互易磁振子激发的微观条件。我们发现，不对称的磁振子激发时出现的债券磁环形偶极子变得活跃，这被定义为一个平行的组成部分之间的Dzyaloshinskiii-Moriya矢量和平均自旋时刻的债券的末端。根据伴随键磁环形偶极子的磁结构，高阶磁环形多极子也可以在磁簇中被激活，这描述了非对称磁振子激发的各种角度依赖性。我们展示了两种磁性系统中的非中心对称晶格结构的各种非对称磁振子激发：一个一维呼吸链下的一个均匀的晶体电场和一个三维分层呼吸kagome结构。结果表明，在磁有序条件下，磁环偶极使磁振子带底移，磁环八极使磁振子带谷分裂。
2021-07-27 cond-mat.str-el
Spin dynamics of the planar kagome lattice ferromagnet with four-site ring exchange processes
通过量子蒙特卡罗模拟，结合随机解析延拓，我们研究了具有附加四格点环交换项的可果美晶格上自旋为1/2的平面（XY）铁磁体的自旋动力学。这种交换过程以前被认为是导致从XY-铁磁体到超过量子临界点的扩展的$Z_2$量子自旋液体相。我们研究了在非磁性制度的动态自旋结构因子和探针的签名自旋分馏。此外，我们对比我们的研究结果和相应的能量尺度的环交换模型中的激发间隙出现在相关的Balents-Fisher-Girvin模型与$Z_2$量子自旋液体阶段，并监测软化的磁振子模式接近量子临界点从XY-铁磁制度。
2019-09-11 cond-mat.str-el
First and Second Order Topological Phases on Ferromagnetic Breathing Kagome Lattice
本文研究了在Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用下呼吸kagome晶格上铁磁海森堡模型的拓扑性质。当可果美铁磁体只有一个一阶拓扑相时，呼吸可果美系统表现出多个一阶和二阶拓扑相以及它们的共存。利用线性自旋波理论得到了磁振子色散关系。平带和狄拉克锥的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的情况下获得。提出了一种拓扑相图，其中确定了几个一阶和二阶相以及它们的重叠。所有的一阶相的霍尔热导率的值得到。不同的一阶相位的特征在于与必要的手征边缘状态根据一阶体边界对应规则的不同的陈数集。二阶相位的特征是极化和角态的出现。在某些区域已经注意到违反了二阶体角对应规则。
2020-03-12 cond-mat.str-el
Chirality and $Z_2$ vortices in an Heisenberg spin model on the kagomé lattice
利用广泛的\mc模拟研究了经典\jj模型在\kag晶格上的相图。在一个现实的参数范围内，该模型具有低温手性有序相，而没有长程自旋有序。我们表明，临界转变标志着破坏手性秩序抢先的一阶增殖的\Zdeux点缺陷。当接近T=0相边界时，这些涡旋的核心能量似乎消失，其中\Zdeux缺陷和无隙磁振子都有助于在非常低的温度下使系统无序。这种情况可能是一大类受抑磁体的典型情况。还讨论了实际材料的可能相关性。
2008-06-04 cond-mat.str-el
Topological thermal Hall effect due to Weyl magnons
我们提出了第一个零磁场拓扑（异常）热霍尔效应由于外尔磁振子的理论证据。在这里，我们考虑Owerre最近提出的堆叠非共面受抑kagomé反铁磁体中的Weyl磁振子[arXiv：1708.04240]。该系统中的外尔磁振子是由非共面手征自旋织构的标量自旋手征导致的宏观破缺时间反演对称性。最重要的是，它们来自最低激发，因此由于布居效应，它们可以在低温下很容易地在实验中观察到。与接近费米能的电子外尔节点类似，处于最低激发态的外尔磁振子节点是最重要的。事实上，我们表明，在这个系统中的拓扑（异常）热霍尔效应产生于非零Berry曲率由于外尔磁振子节点在最低激发，它取决于它们的分布（距离）在动量空间。本文的结果为直接探测三维阻挫磁体中的低激发Weyl磁振子和宏观破缺时间反演对称性铺平了道路。
2018-01-04 cond-mat.str-el
The spin-half Heisenberg antiferromagnet on the square-kagomé lattice: Ground state and low-lying excitations
讨论了二维正方形格子上自旋半海森堡反铁磁体的基态和低激发态。这个磁系统属于一类具有无限非平凡简并的经典基态的高阻挫自旋系统，因为它也被称为海森堡反铁磁体的kagome和星晶格上。自旋半系统的量子基态是一个量子顺磁体，可能具有有限的自旋能隙，并且在这个能隙内具有大量的非磁激发。磁化强度与磁场的关系曲线显示出平台以及由于独立的局部磁振子状态而导致的宏观磁化强度跳变到饱和。
2004-11-26 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Dirac magnons in a honeycomb lattice quantum XY magnet CoTiO3
石墨烯和拓扑狄拉克-外尔材料中无质量狄拉克电子的发现促使人们广泛寻找此类狄拉克粒子的玻色子类似物。最近的实验已经在二维（2D）kagome晶格磁体和范德华层状蜂窝晶体CrI $_3$以及3D海森堡磁体Cu $_3$ TeO $_6$中发现了狄拉克磁振子高于类伊辛铁磁基态的证据。在这里，我们报告了我们的非弹性中子散射研究的大单晶的堆叠蜂窝晶格磁体CoTiO $_3$，这是一个广泛的家庭的钛铁矿材料的一部分。CoTiO $_3$的磁有序基态具有Co $^{2+}$的铁磁层，沿着$c$轴反铁磁堆叠。我们发现，磁振子色散关系表现出很强的易面交换各向异性和主机沿边缘的3D布里渊区的一个明确的无隙狄拉克锥。我们的研究结果建立了CoTiO $_3$作为赝自旋- $1/2$材料的模型来研究三维量子XY磁体中的相互作用Dirac玻色子。
2019-07-03 cond-mat.str-el
Tuning bulk topological magnon properties with light-induced magnons
针对量子磁体中磁振子热霍尔效应难以观测的问题，提出利用均匀电磁场破坏晶格反演对称性以放大具有有限贝里曲率的磁振子，在breathing kagome晶格上实现了体态拓扑磁振子的产生与热霍尔效应的放大。
2023-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interaction-stabilized topological magnon insulator in ferromagnets
凝聚态系统允许在平凡的基态之上的拓扑集体激发，一个例子是由有限能量的狄拉克玻色子形成的陈氏绝缘体。然而，与电子相反，集体激发没有粒子数守恒定律。这就产生了粒子数不守恒的多体相互作用，其对单粒子拓扑结构的影响是拓扑量子材料领域的一个基本问题。以铁磁体中的磁振子为例，我们揭示了拓扑磁振子绝缘体，它们通过打开磁振子谱中的陈氏绝缘隙来稳定相互作用。这可以追溯到这样一个事实，即粒子数非守恒相互作用打破了谐波理论的有效时间反演对称性。因此，磁振子-磁振子相互作用是可以引入手征边缘态的拓扑结构的来源，其手征性取决于磁化方向。重要的是，相互作用不一定会导致有害的阻尼，但可以产生具有特别长寿命的拓扑磁振子。我们确定了两种机制的相互作用引起的拓扑相变-一个驱动的外部场，其他由温度-并表明，它们会导致非常规的符号反转的横向传输信号，特别是热霍尔电导率。我们确定的候选材料，这种多体机制预计会发生，如金属有机kagome晶格磁铁铜（1，3-benzenedicarboxylate），范德华蜂窝晶格磁铁铬I $_3$，和多铁性神铁矿（铁$_2$钼$_3$ O $_8$）。我们的研究结果表明，相互作用可以发挥重要作用，在生成非平凡拓扑。
2020-11-12 cond-mat.str-el
Linear independence of localized magnon states
在饱和磁场下，某些阻挫晶格具有一类称为“定域多磁振子态”的态作为精确的基态。这些状态的数量与自旋的数量$N$成指数比例，因此它们在热力学极限$N\to \infty$中也具有有限的熵，只要它们足够线性独立。在这篇文章中，我们提出了严格的结果有关的线性依赖或独立的局域磁振子状态和调查的特殊例子。对于大类的自旋晶格，包括我们所谓的正交型和孤立型以及kagomé，棋盘和星形晶格，我们已经证明了所有本地化的多磁振子状态的线性无关性。另一方面，烧绿石晶格提供了具有具有相当大的线性依赖性的局域化多磁振子状态的自旋晶格的示例。
2006-04-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Spin correlations, low-energy scales, and anisotropy scaling in kagome frustrated magnets
University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
通过XXZ海森堡模型的绝热连续性，识别kagome晶格有限温自旋谱函数的普适特征，发现低能谱峰频率与隐藏能标T*的关系，为解释中子散射提供判据。
2026-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Einstein-de Haas Effect of Topological Magnons
我们预言了拓扑磁振子绝缘体中爱因斯坦-德哈斯效应的存在。拓扑态的角动量随温度的变化呈现出类似于低温热霍尔电导响应的符号变化行为。这表现为承载拓扑磁振子的材料的宏观机械旋转。我们表明，实验观察到的爱因斯坦-德哈斯效应可以在方形八角形，戈薇，和蜂窝晶格测量。尽管如此，这种效应在正方形-八边形晶格中是最强的。我们分别用自旋波和Schwinger玻色子理论处理低温和高温相。我们提出了一个实验设置来检测我们的理论预测。我们建议候选人的正方形八角形材料，我们的理论可以进行测试。
2021-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of the anomalous spin dynamics of spin-$\frac{1}{2}$ triangular lattice Heisenberg antiferromagnet and its application to Ba$_3$CoSb$_2$O$_9$
虽然自旋- $\frac{1}{2}$三角晶格海森堡反铁磁体（TLHAF）具有长程有序基态的观点已被广泛接受，但人们对其自旋动力学的理解仍然很欠缺。线性自旋波理论（LSWT）预言了磁布里渊区（MBZ）中的三个磁振子模分支，但在以M点为中心的大部分MBZ中，下一阶1/S膨胀被破坏，使得那里的磁振子模的命运未定。最近的中子散射测量Ba $_3$ CoSb $_2$ O $_9$，自旋$\frac{1}{2}$ TLHAF的理想实现，提供了一个令人惊讶的答案。两个，而不是三个分支的磁振子模观察到周围的M点，其色散强重整化相对于LSWT预测，并表现出明显的类旋子的最小值在M点。这是伴随着一个强大的自旋涨落连续在更高的能量，其中两个强大的和广泛的光谱峰的来源不明。在这项工作中，我们提出了一个简单的图片，这些光谱异常调用的共振价键（RVB）物理系统的基态的描述。我们发现磁振子色散中的类旋子极小值可以用集体自旋涨落与在$π$ -通量背景中运动的狄拉克自旋激发连续谱之间的耦合来解释。我们还提出连续谱中的两个宽峰可以分别理解为朗道阻尼的第三磁振子模和朗道阻尼的纵模。通过研究各种光谱特征的偏振特性，可以验证这种图像。
2020-03-28 cond-mat.str-el
Magnetic-field induced spin-Peierls instability in strongly frustrated quantum spin lattices
对于一类受抑反铁磁自旋晶格（特别是方形Kagomé和Kagomé晶格），我们讨论了最近发现的精确本征态对晶格稳定性的影响.这些本征态由嵌入铁磁环境中的独立定域磁振子组成，并在高磁场中变为基态。对于适当的晶格畸变拟合的局域磁振子的结构的降低的磁能可以准确地计算，并成比例的原子的位移导致自旋Peierls晶格不稳定性。由于这些局域态只存在于高磁场中，这种不稳定性可能是由磁场驱动的。本文还讨论了自旋-佩尔斯相变的滞后现象。
2004-10-14 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Tunable magnon Weyl points in ferromagnetic pyrochlores
在具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的铁磁高温超导体中，磁振子的色散关系具有Weyl点，即：例如，拓扑荷相反的两个磁振子分支的拓扑非平凡交叉对。由于它们的拓扑性质，它们在表面上的投影由磁振子弧连接，从而与电子外尔半金属的费米弧非常相似。除此之外，外尔点在倒易空间中的位置可以通过外部磁场进行广泛的调整：在表面平面内旋转，外尔点和磁振子弧也会旋转;将磁场倾斜到平面外会将外尔点移向表面布里渊区的中心$\barΓ$。这一理论对铁磁高温超导体类，例如，kagome晶格上拓扑磁振子绝缘体的三维扩展。在这封信中，我们专注于$(111)$表面，确定候选人建立铁磁pyrophores适用于所考虑的自旋模型，并建议实验的拓扑特征的检测。
2016-06-24 cond-mat.str-el physics.comp-ph
Collinear and noncollinear antiferromagnetic ordering in a highly frustrated decorated square kagomé lattice antiferromagnets of the nabokoite family
P.L. Kapitza Institute for Physical Problems, RAS（俄罗斯科学院P.L.卡皮察物理问题研究所）；National Research University “HSE”（国立研究型大学高等经济大学）；M.V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）；National University of Science and Technology “MISiS”（国立科技大学米西斯大学）
本研究通过实验与建模，揭示nabokoite家族中轻、重碱金属化合物的磁有序存在质的差异，重碱金属呈共线反铁磁有序，轻碱金属经铁电相变后形成两步相变的非共线磁有序。
2026-09-01 cond-mat.str-el
Six magnetization plateau phases in a spin-1/2 distorted kagome antiferromagnet: application to $\rm{Y}_3\rm{Cu}_9(\rm{OH})_{19}\rm{Cl}_8$
本研究利用Lanczos精确对角化方法，探讨了畸变kagome反铁磁体Y3Cu9(OH)19Cl8在磁场下的基态性质，揭示了在两组交换参数下均存在1/3、5/9和7/9的磁化平台（磁子晶体态），并发现额外的新型平台相，为该材料的实验验证和磁性理解提供了理论依据。
2024-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Static and dynamical signatures of Dzyaloshinskii-Moriya interactions in the Heisenberg model on the kagome lattice
本研究针对kagome晶格$S=1/2$海森堡模型，结合变分蒙特卡罗与张量网络方法，确定了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用诱导磁有序的临界强度，并揭示了有序相的低能连续激发特征，为kagome反铁磁体低温行为解释提供理论支撑。
2023-02-20 cond-mat.str-el
Spin-waves in triangular lattice antiferromagnet: decays, spectrum renormalization, and singularities
本文在自旋波理论的框架下，对三角晶格上量子海森堡反铁磁体的动力学性质进行了全面的研究。三角晶格反铁磁体中自旋波激发的显著特征是：（i）由于自发的两个磁振子衰变，在零温度下的有限寿命;（ii）磁振子能量相对于谐波结果的强重整化;（iii）衰变率γ_k的对数奇异性。利用最低阶磁振子自能的Dyson方程的在壳层和离壳层解，得到了磁振子谱的量子修正。在低能时，磁振子激发仍然是明确的，尽管在k->0和γ_k ~ 2处有反常的衰变率γ_k ~ k^2。|k-Q_AF|在高能量时，磁振子的衰减很大，当S=1/2时，衰减率达到（2 Gamma_k/E_k）~ 0.3。在壳层上的解在Gamma_k中表现出对数奇异性，同时在E_k中沿动量空间中的某些轮廓出现跳跃状间断。这种奇异性在磁振子谱函数A（k，w）中甚至更为突出。虽然离壳解消除了这种对数奇异性，但衰变率仍然大大提高。我们还讨论了高阶校正的作用，并表明，这种奇异性可能会导致完全消失的频谱在附近的某些k点。分析了三角晶格反铁磁体的各种推广以及可果美晶格上的XXZ模型的双磁振子衰变的运动学条件。我们的结果表明，衰变和奇异性的自旋波谱必须是普遍存在的所有这些系统。
2015-06-16 cond-mat.str-el
Topological magnons in Kitaev magnets with finite Dzyaloshinskii-Moriya interaction at high field
为了实现量子自旋液体和拓扑有序等奇异态，人们对Kitaev材料进行了深入的研究。在现实材料中，Kitaev相互作用可能与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，简称Dzyaloshinskiii-Moriya）共存，区分它们的大小是一个挑战。本文研究了在磁场作用下，具有Heisenberg、Kitaev和DM相互作用的可果美磁体的拓扑磁振子激发和相关的霍尔热导率。在一个垂直于晶格平面的强磁场（[111]方向）中，系统进入全极化顺磁相，我们发现在相图的整个区域内，磁振子带携带非平凡的Chern数。此外，还存在着与两个具有相反陈数的拓扑相相关的相变，这导致了热霍尔电导率的符号变化。在负热导率相中，Kitaev相互作用较大，且相的宽度随热导率的增大而增大。因此，本文的研究将有助于了解相关化合物。
2022-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Exact eigenstates of highly frustrated spin lattices probed in high fields
强阻挫反铁磁体如磁性分子{Mo 72 Fe 30}、kagome或烧绿石晶格表现出各种迷人的性质，如低位单线态、磁化平台以及磁化跳变。在最近几年中，精确的多体本征态可以为这些自旋系统中的几个构建。这些态在高磁场中成为基态，并且它们也导致奇异行为。理解这些性质的一个关键概念是由独立的定域磁振子提供的。这些n-磁振子态的能量本征值与独立磁振子的数目n成线性比例，因此与总磁量子数M=Ns-n成线性比例。在外加磁场中，这导致了一个巨大的磁化跳变，构成了一个新的宏观量子效应。它将被证明，这种行为是伴随着一个大规模的简并，广泛的（T=0）熵，从而在饱和磁场的大磁热效应。将概述与平带铁磁性的联系。
2006-07-20 cond-mat.str-el
Spin Injection Route to Magnon Berry Curvature Dipole
针对磁子Berry曲率偶极矩（BCD）热霍尔效应实验探测困难的问题，提出利用自旋注入结合温度梯度的新途径，揭示了BCD诱导磁子霍尔响应的线性和非线性贡献，并基于Boltzmann输运理论在多种晶格模型中给出实验预测。
2024-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Two-dimensional spin models with macroscopic degeneracy
本文考虑了一类具有竞争铁磁和反铁磁相互作用的各向异性自旋- $\frac{1}{2}$模型。对于一定的相互作用值，基态在零磁场中宏观简并。在这种情况下，基态流形由孤立的磁振子和束缚的磁振子复合体组成。利用二维格点上的一种特殊形式的精确波函数估计了基态简并度。与某些特殊精确解模型的结果比较表明，该方法能以指数精度确定基态个数。结果表明，束缚磁振子复合体对基态简并度和剩余熵的贡献最大。
2021-06-15 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Exact eigenstates and macroscopic magnetization jumps in strongly frustrated spin lattices
对于一类受抑自旋晶格，包括一维自旋链、二维kagomé和棋盘格，以及三维烧绿石晶格，我们构造了由铁磁背景中几个独立的局域单磁振子态组成的精确乘积本征态.相关晶格的重要几何元素是连接到多边形或线的三角形。然后，磁振子可以被捕获在这些多边形/线上。如果定域磁振子的浓度很小，它们可以随机分布在晶格上。随着定域磁振子数目的增加，磁振子在晶格上的分布变得越来越规则，最后磁振子凝聚成类晶体状态。这些本征态的物理相关性出现在高磁场中，在那里它们成为系统的基态。其结果是，在零温磁化曲线中，在饱和磁场的正下方出现了宏观磁化跳变。跳跃的高度随着自旋量子数的增加而减小，并在经典极限下消失。这是一种真正的宏观量子效应。
2003-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Flat-band ferrimagnetism in the edge-centered honeycomb antiferromagnet: From harmonic flat magnon to broad continuum
Yanshan University（燕山大学）
该研究以边心蜂窝反铁磁体为对象，结合多种方法发现子晶格失衡可统一平带与亚铁磁性，量子涨落使简谐平带磁振子转化为宽连续谱，平带几何组织多体谱重。
2026-10-16 cond-mat.str-el
Effects of Dzyaloshinskii-Moriya interactions in volborthite: Magnetic orders and thermal Hall effect
Volborthite提供了一个有趣的例子，一个高度受挫的量子磁体，其中铁磁和反铁磁相互作用在各向异性的戈薇晶格上竞争。最近的密度泛函理论计算提供了一个基于耦合三聚体的磁性模型，这与实验观察到的宽的1/3磁化平台是一致的。在这里，我们研究的Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）的相互作用在伏硼硫石的影响。我们推导出一个有效的模型，其中出现在三聚体上的赝自旋1/2矩形成各向异性三角晶格的网络。使用有效的模型，我们表明，对于一个磁场垂直于kagome层，磁振子激发从1/3平台感到由于DM相互作用的Berry曲率，从而引起热霍尔效应。我们的磁振子玻色气体理论可以解释实验测量的磁化强度和霍尔热导率的定性特征。与实验的进一步定量比较对有效模型中的耦合常数提出了限制，促进了准一维图像。在此基础上，利用有效场论分析了低温磁相图，指出了磁场方向对低温磁相图的重要影响。
2020-02-29 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Anomalously large damping of long-wavelength quasiparticles caused by long-range interaction
我们证明了系统中的长程相互作用可以导致长波长准粒子之间的强相互作用，并使它们具有强阻尼。特别地，我们讨论了在T<<T_C时，具有任意小偶极力的3D海森堡铁磁体（FM）中的1/S展开的磁振子谱。我们得到一部分能量e_k<T的长波磁振子具有极大的阻尼G_k（当k一定时，G_k/e_k之比可达0.3）。这种效应在量子和经典FM中都可以观察到。值得注意的是，这一结果与准粒子概念的预期相矛盾，根据准粒子概念，多体系统的弱激发态可以表示为弱相互作用的元激发的集合。指出了适合于相应实验的特殊材料。
2010-07-27 cond-mat.str-el
Cavity magnon-polaritons in cuprate parent compounds
量子物质的腔控制可能为研究和操纵多体系统提供新的途径。一个特别吸引人的想法是使用空腔来增强超导性，特别是在非常规或高$T_c$系统中。受此启发，我们提出了一个方案，用于耦合太赫兹谐振器的反铁磁波动的铜酸盐母体化合物，这被认为是提供胶水的库珀对在超导相。首先，我们推导出与平面氧相关的Neél级磁振子激发和极性声子之间的相互作用。该模式也耦合到腔电场，并且在存在自旋-轨道相互作用的情况下介导腔和磁振子之间的线性耦合，形成杂化磁振子-极化激元。这种杂交与光子动量线性消失，这意味着需要近场光学方法，我们分析一个简单的模型。然后，我们推导出腔和磁振子之间的高阶耦合，它只存在于双层系统中，但不依赖于自旋轨道耦合。这种相互作用被发现是大的，但只耦合到bimagnon运营商。结果，我们发现一个强大的，但严重阻尼，双磁振子腔相互作用，产生高度不对称的腔线形状在强耦合制度。最后，我们概述了几个有趣的扩展我们的理论，包括载流子掺杂的铜氧化物和其他强相关的系统与太赫兹尺度的磁激发的应用。
2021-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Low temperature competing magnetic energy scales in the topological ferrimagnet TbMn6Sn6
TbMn 6Sn 6是一种金属亚铁磁体，其Mn kagome层内的铁磁性和自旋轨道耦合产生拓扑电子和拓扑磁振子。非弹性中子散射测量发现Mn戈薇层内的强铁磁（FM）相互作用，并揭示了~230 meV的磁带宽。低能磁激发的特点是强烈的FM Mn-Mn和反铁磁（AFM）Mn-Tb层间磁耦合。我们观察到较弱的，竞争的长程FM和AFM Mn-Mn层间相互作用类似于那些驱动螺旋磁性的YMn 6Sn 6系统。结合密度泛函理论计算，我们发现在所有R= Y，Gd-Lu的RMn 6Sn 6化合物中，Mn-Mn层间磁相互作用都存在竞争，当Mn-R相互作用较弱时，会导致磁不稳定性和磁可调谐性。在TbMn 6Sn 6的情况下，强AFM Mn-Tb耦合确保了高度稳定的三维亚铁磁网络。
2022-06-24 cond-mat.str-el physics.app-ph
Local Probes for Charge-Neutral Edge States in Two-Dimensional Quantum Magnets
体-边界对应是物质拓扑态的一个定义性特征。然而，对于诸如自旋液体或拓扑磁振子绝缘体的量子磁体，由于激发的电荷中性特性，直接观察拓扑表面态已被证明具有挑战性。在这里，我们提出了自旋极化扫描隧道显微镜作为一个自旋敏感的本地探针，提供有关电荷中性拓扑边缘状态的直接信息。我们展示了他们的签名，印在当地的结构因素，可以提取专门采用现有技术的优势。作为我们的主要例子，我们确定了具有开放边界的Kitaev蜂窝模型的动力学自旋关联。我们表明，通过对比电导测量的散装和边缘位置，可以提取直接签名的存在的分形激发和非平凡的拓扑结构。这种方法的广泛适用性是由第二个例子证实了戈薇拓扑磁振子绝缘体。
2020-07-15 cond-mat.str-el quant-ph
Spin waves and orbital contribution to ferromagnetism in a topological metal
本研究利用圆偏振X射线发现AB堆叠kagome双层结构的拓扑金属Fe3Sn2具有近平自旋波带和大轨道磁矩，揭示其基本单元为铁团簇三角晶格，自旋波强阻尼为拓扑玻色子-费米子相互作用研究提供了新方向。
2024-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin Nernst and thermal Hall effects of topological triplons in quantum dimer magnets on the maple-leaf and star lattices
The University of Tokyo（东京大学）；Ochanomizu University（御茶水女子大学）；Wigner Research Centre for Physics（维格纳物理研究中心）
本文针对枫叶与星形晶格上的量子二聚体磁体，构建含多类相互作用与外场的三重子模型，分析其拓扑性质，推导低温输运系数表达式，探究有限面内DM作用的影响并完成晶格对称性分类。
2025-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
