受Dy $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$和Ho $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$自旋冰薄膜最近实现的启发，以及更普遍的受限规范场物理，我们研究了表面垂直于$[001]$立方轴的自旋冰薄膜模型。由此产生的开放边界使界面上的一半键不相等。通过调整这些不等价的“孤儿”键的强度，偶极相互作用诱导了一种表面有序化，相当于磁性表面电荷的二维结晶。这种表面有序化也可以在大块晶体的表面上预期。与软物质中的部分润湿类似，表面下的自旋比本体中的自旋更相关，但\emph{not}有序。对于由一个立方晶胞制成的冰膜，一旦表面有序，则方形冰相在有限的温度窗口内稳定，正如其熵和结构因子中存在夹点所证实的那样。最终，在较低的温度下，方冰的简并度被解除，并且系统的顺序类似于众所周知的$6$ -顶点模型的$F$ -转变。
英文摘要：
Motivated by recent realizations of Dy$_{2}$Ti$_{2}$O$_{7}$ and Ho$_{2}$Ti$_{2}$O$_{7}$ spin ice thin films, and more generally by the physics of confined gauge fields, we study a model of spin ice thin film with surfaces perpendicular to the $[001]$ cubic axis. The resulting open boundaries make half of the bonds on the interfaces inequivalent. By tuning the strength of these inequivalent "orphan" bonds, dipolar interactions induce a surface ordering equivalent to a two-dimensional crystallization of magnetic surface charges. This surface ordering can also be expected on the surfaces of bulk crystals. In analogy with partial wetting in soft matter, spins just below the surface are more correlated than in the bulk, but \emph{not} ordered. For ultrathin films made of one cubic unit cell, once the surfaces are ordered, a square ice phase is stabilized over a finite temperature window, as confirmed by its entropy and the presence of pinch points in the structure factor. Ultimately, the square ice degeneracy is lifted at lower temperature and the system orders in analogy with the well-known $F$-transition of the $6$-vertex model.
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics（鲁道夫·派尔斯理论物理中心）；Hertford College（赫特福德学院）
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。
Dynamics and thermodynamics of a topological transition in spin ice materials under strain
我们研究了在磁场和沿[001]方向施加的应力作用下的Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$单晶。我们发现，尽管温度有限，但自旋冰的涌现规范场赋予宏观磁性的许多特征仍然保持不变。磁化强度与磁场的关系在很宽的磁场范围内呈现向上的凸性，而静态和动态磁化率呈现出一个特殊的峰值。根据这两种化合物的这一特征，我们确定了一个单一的实验过渡曲线：十多年前提出的三维Kasteleyn过渡曲线。此外，我们观察到沿[001]压缩到$-0.8\%$不会显著改变热力学。然而，Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$的动态响应对${\rm Ho}^{3+}$环境中引入的变化非常敏感。因此，单轴压缩可以打开实验访问的自旋冰在低温下的平衡特性。
Topological Sector Fluctuations and Curie Law Crossover in Spin Ice
在低温下，自旋冰进入库仑相-一种具有代数相关性和拓扑约束自旋配置的状态。在Ho 2 Ti 2 O 7，我们已经观察到实验，这个过程是伴随着一个非标准的温度演变的波矢量依赖的磁化率，测量中子散射。分析和数值方法揭示了两个居里定律之间的交叉，一个表征高温顺磁制度，和其他的低温拓扑约束制度，我们称之为自旋液体居里定律的签名。该理论与中子散射实验结果吻合得很好。在更一般的基础上，i）两个居里定律的存在似乎是经典自旋液体的突现规范场的一般性质，ii）揭示了在阻挫材料中测量精确的居里-外斯温度的实验困难;（三）规范自由度和自旋自由度之间的映射意味着有限波矢处的磁化率可以用作波动的局部探针，拓扑扇区
Dynamical fractal and anomalous noise in a clean magnetic crystal
分形--具有非整数维的物体--在自然界中存在于多种设置和长度尺度中，从雪花和雷击到自然海岸线。人们已经花费了大量的努力来产生分形用于多体物理学。在这里，我们确定了一个新兴的动力学分形无序，化学计量的三维磁性晶体在热力学平衡。这一现象是由于自旋冰中的磁共振激发动力学受到限制而产生的，这种限制限制了它们在分形上的运动。这一观测结果解释了自旋冰化合物Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$在磁噪声实验中发现的反常指数，并解决了一个长期存在的关于其弛豫时间迅速发散的难题。自旋冰展现出如此惊人现象的能力，有望在甚至是简单拓扑多体系统的合作动力学中获得更多令人惊讶的发现。
研究了均匀电场对呼吸烧绿石晶格三维U（1）自旋液相基态和激发态的影响，这些基态和激发态是由于常规（Maxwell）电场与量子自旋冰材料的涌现电动力学之间的耦合而产生的.这是对Phys. Rev. B 96，125145（2017）中各向同性火辉石研究的扩展，因为晶格反转对称性在呼吸火辉石中被破坏。出射光子表现出双折射，类似于各向同性的情况。然而，该系统具有非零极化，即使在没有外部电场，不同于各向同性烧绿石。我们还发现，一个足够强的电场触发量子相变到新的U（1）量子自旋液体捕获$π$ -通量的出射电场。即使当施加的电场沿着在各向同性极限中不显示出相变的方向时，也可以看到这样的转变发生。
