Bi $_3$ Mn $_4$ O $_{12}$（NO $_3$）（BMNO）是蜂窝状双层反铁磁体，尽管具有相对大的居里-外斯温度，但在非常低的温度下不显示任何有序。利用从头算密度泛函理论，我们得到了该化合物的有效自旋哈密顿量。所提出的自旋哈密顿量由反亚铁磁海森堡项组成，其耦合常数范围可达第三层内和第四层间邻居。通过Monte Carlo模拟，得到了磁化率和居里-外斯温度随温度的变化关系，并找到了与实验值最吻合的耦合常数。我们发现，取决于层间交换耦合的强度，两个共线自旋组态相互竞争，在这个系统中。两种态都具有面内N{é}el特征，但在层间耦合较小时，两层的自旋方向是反平行的（N $_1$态），在一阶跃迁点通过增大层间耦合不连续地转变为平行的（N $_2$态）.经典的Monte Carlo模拟和密度矩阵重整化群计算证实，对于BMNO获得的交换耦合是以这样的方式将该材料置于{一阶相变的相边界}，其中这两个共线自旋状态之间的交易防止其设置在磁有序状态中。
英文摘要：
Bi$_3$Mn$_4$O$_{12}$(NO$_3$) (BMNO) is a honeycomb bilayers anti-ferromagnet, not showing any ordering down to very low temperatures despite having a relatively large Curie-Weiss temperature. Using ab initio density functional theory, we extract an effective spin Hamiltonian for this compound. The proposed spin Hamiltonian consists of anti-ferrimagnetic Heisenberg terms with coupling constants ranging up to third intra-layer and fourth inter-layer neighbors. Performing Monte Carlo simulation, we obtain the temperature dependence of magnetic susceptibility and so the Curie-Weiss temperature and find the coupling constants which best matches with the experimental value. We discover that depending on the strength of the interlayer exchange couplings, two collinear spin configurations compete with each other in this system. Both states have in plane N{é}el character, however, at small interlayer coupling spin directions in the two layers are antiparallel (N$_1$ state) and discontinuously transform to parallel (N$_2$ state) by enlarging the interlayer couplings at a first order transition point. Classical Monte Carlo simulation and density matrix renormalization group calculations confirm that exchange couplings obtained for BMNO are in such a way that put this material {at the phase boundary of a first order phase transition}, where the trading between these two collinear spin states prevents it from setting in a magnetically ordered state.
Spin Dynamics of Double-Exchange Manganites with Magnetic Frustration
本文研究了双交换模型中由于竞争的铁磁和反铁磁海森堡相互作用引起的磁阻挫对自旋动力学的影响。当局域矩不共线时，电荷密度波形成，因为电子更喜欢坐在铁磁耦合的位置线上。随着跳跃能量的增加，局域自旋变得对齐，平均自旋波刚度增加。相分离被发现只在一个狭窄的范围内的跳跃能量。这项工作的结果被施加到观察到的锰氧化物Pr $_{1-x}$ Ca $_x$ MnO $_3$与$0.3 \le x \le 0.4$的自旋波刚度的场致跳跃。
Multiple Magnetic Bilayers and Unconventional Criticality without Frustration in BaCuSi$_2$O$_6$
二聚量子磁体BaCuSi $_2$ O $_6$被认为是在磁场诱导量子临界点附近由于其双层间相互作用的完美几何阻挫而产生的“降维”的一个例子。我们证明了高分辨率的中子能谱实验，有效的双层内的相互作用是铁磁性的，从而排除挫折。我们解释了明显的尺寸减少，通过建立存在三个磁性不等价的双层，比例为3：2：1，其不同的相互作用参数创建一个额外的场温度标度制度附近的QCP与非平凡的，但非普遍的指数。我们证明了详细的量子蒙特卡罗模拟，我们推导出的磁相互作用参数可以解释所有的测量性能的BaCuSi $_2$ O $_6$，开辟了一条道路，以定量的了解非普遍的标度在任何调制分层系统。
Triplet Dimerization Crossover Driven by Magnetic Frustration in In2VO5
In 2 VO 5含有磁阻挫之字形链，在120 K时，在正Weiss温度（17 K）和负Weiss温度（-70 K）的顺磁态之间显示出显著的磁性交叉。磁矩和熵数据表明，V4+ S = 1/2自旋在交叉点以下凝聚成S = 1三重态二聚体。在2.5K下观察到反铁磁耦合的三重态二聚体进一步冻结为整体单重态，在低至0.42K和高达9 T的磁场中没有长程磁序。没有结构的V-V二聚化观察到的高分辨率X射线衍射低至10 K，但一个微妙的晶格异常证据的自旋-晶格耦合的三重态二聚体状态。这被分配到纵向氧位移模式，减少挫折的链内，因此耦合到自旋二聚体的波动。
采用完全相对论密度泛函理论结合在位排斥（U）方法研究了钼系高温超导体A2 Mo 2 O 7的电子和磁性，重点研究了自旋玻璃绝缘材料Y2 Mo 2 O 7.我们发现在大U绝缘区，系统的不同磁态之间存在着特殊的能量竞争。传统的海森堡反铁磁交换作用的几何阻挫模型不能解释这种磁竞争。通过对广义自旋模型的分析，我们发现有效自旋相互作用不同于简单的海森堡形式，在自旋空间中具有强的各向异性。我们还发现，它们引起激烈的竞争之间的反铁磁态和铁磁态。磁相互作用的复杂形式表明了轨道自由度的关键作用。通过对一个三轨道哈伯德模型的分析，阐明了在4d 2电子组态中，磁竞争通过自旋-轨道相互作用与轨道阻挫密切相关.结果挑战了传统的自旋玻璃行为的图片，属性的起源纯粹的反铁磁交换相互作用的几何挫折。
Frustration effect on magnetic excitations in a two-leg spin-ladder system
本文从理论上研究了一个阻挫的两腿自旋梯系统中的磁激发，其中反铁磁交换相互作用在腿方向上作用于最近邻键和次最近邻键，在横档方向上作用于最近邻键.用动力学密度矩阵重整化群方法计算了零温下自旋关联函数，柱状-二聚体和梯级-单重态相。柱状-二聚体相的特征在于具有自旋能隙的多自旋子激发，而梯级-单重态相的特征在于梯级方向上的三重态激发。据发现，这两个阶段之间的主要区别出现在磁激发的谱权重，特别是在横档方向的键合和反键合模式。因此，我们可以通过谱权的差异来区分一个相位与另一个相位。此外，我们还从强耦合极限出发，用微扰理论研究了梯级单重态中两种模式的阻挫效应。结果表明，反键模对阻挫是稳定的，具有最小激发能的波数从公度波数移到非公度波数。另一方面，通过增加阻挫，成键模式被合并到多个三重态激发的连续激发中。通过与BiCu $_2$ PO $_6$的非弹性中子散射实验结果的比较，确定了磁交换作用和基态的大小.
Long-range magnetic interaction and frustration in double perovskite Sr$_{2}$NiIrO$_{6}$
Sr $_{2}$ NiIrO $_{6}$在第一最近邻（1 NN）磁性离子Ni $^{2+}$（$t_{2g}^{6}e_{g}^{2}$）和Ir $^{6+}$（$t_{2g}^{3}$）之间的共同超交换机制方面将是铁磁（FM）绝缘体。然而，观察到的反铁磁（AF）秩序的问题，这一观点。在这项工作中，我们提出了第一性原理计算，发现虽然1 NN Ni $^{2+}$ -Ir $^{6+}$交换确实是FM，2NN和3 NN耦合在面心立方Ir（和Ni）子晶格AF。此外，2NN AF Ir-Ir耦合原来是更强的比1 NN FM Ni-Ir耦合，从而引起磁挫折。Sr $_{2}$ NiIrO $_{6}$因此变成畸变的低温反铁磁体。自然地，Sr $_{2}$ ZnIrO $_{6}$中非常相似的磁性可以通过fcc Ir $^{6+}$子晶格中的受抑AF耦合来解释。这项工作突出了远程磁相互作用的离域$5d$电子，也解决了为什么自旋轨道耦合是无效的。
Magnetostrictive Neel ordering of the spin-5/2 ladder compound BaMn2O3: distortion-induced lifting of geometrical frustration
本文用热力学和衍射技术研究了BaMn $_2$ O $_3$的晶体结构和磁性。BaMn $_2$ O $_3$是$S = 5/2$自旋阶梯的实现，因为磁性相互作用沿着形成阶梯的腿和横档的180个$^\circ$ Mn-O-Mn键占主导地位。的磁化率的温度依赖性表现出良好定义的最大值为所有方向证明低维磁字符在BaMn $_2$ O $_3$。然而，磁化率和粉末中子衍射数据表明，BaMn $_2$ O $_3$在184 K时表现出向反铁磁有序的转变，尽管在正交高温相中最近邻的梯间耦合完全受挫。这种挫败感被伴随着磁性转变的非常强烈的单斜畸变所解除。
Antiferromagnetic Order and Magnetic Frustration in the Honeycomb Heavy-Fermion System Ce(Pt$_{1-x}$Pd$_{x}$)$_6$Al$_3$: $^{27}$Al and $^{195}$Pt NMR Studies
Randomness and Frustration in a S = 1/2 Square-Lattice Heisenberg Antiferromagnet
我们探讨了系列$S = 1/2$海森堡正方晶格化合物Sr $_2$ CuTe $_{1-x}$ W $_x$ O $_6$中随机性和磁阻挫之间的相互作用。用W代替Te会显著改变磁相互作用，从强最近邻到次最近邻反铁磁耦合。我们进行中子散射测量，以探测磁基态和激发范围内的$x$。我们提出了一个键无序模型，再现基态只有短程自旋相关的混合化合物。计算的中子衍射图和粉末光谱与测量数据吻合良好，并允许对未来的测量进行详细的预测。我们得出结论，淬火的随机性起着主要作用，在定义物理的Sr $_2$ CuTe $_{1-x}$ W $_x$ O $_6$挫折不太重要。
