We use the rotation-invariant Green's function method (RGM) and the high-temperature expansion (HTE) to study the thermodynamic properties of the spin-$S$ Heisenberg ferromagnet on the pyrochlore lattice. We examine the excitation spectra as well as various thermodynamic quantities, such as the order parameter (magnetization), the uniform static susceptibility, the correlation length, the spin-spin correlations, and the specific heat, as well as the static and dynamic structure factors. We discuss the influence of the spin quantum number $S$ on the temperature dependence of these quantities. We compare our results for the pyrochlore ferromagnet with the corresponding ones for the simple-cubic lattice both having the same coordination number $z=6$. We find a significant suppression of magnetic ordering for the pyrochlore lattice due to its geometry with corner-sharing tetrahedra.
Randomness-induced quantum spin liquid behavior in the $s=$1/2 bond-random Heisenberg antiferromagnet on the pyrochlore lattice
利用精确对角化和Hams-de Raedt方法研究了焦绿石晶格上键随机$s=1/2$ Heisenberg反铁磁体的零温和有限温性质.我们发现这种随机性导致了无带隙的量子自旋液体(QSL)态,即随机单重态。本文讨论了对最近实验的启示,即混合阴离子焦绿石晶格反铁磁体Lu $_2$ Mo $_2$ O $_5$ N $_2$表现出无带隙QSL行为。
Absent pinch points and emergent clusters: further neighbour interactions in the pyrochlore Heisenberg antiferromagnet
我们讨论的起源自旋相关性中子散射实验中观察到的顺磁相的一些挫折尖晶石化合物,最显着的ZnCr 2 O 4。这些相关性令人震惊,原因有二。首先,它们被解释为弱相互作用的六边形自旋簇形成的证据。其次,它们与最近邻海森堡烧绿石反铁磁体的计算结果非常不同,其中库仑相位相关产生尖锐的散射特征,称为夹点。使用大- $n$计算和蒙特卡罗模拟,我们表明,非常弱的进一步邻居交换相互作用可以占两个明显的形成集群和抑制的夹点。
Breathing chromium spinels: a showcase for a variety of pyrochlore Heisenberg Hamiltonians
我们解决了长期存在的问题,丰富多样的现象,在铬呼吸烧绿石材料家族的微观起源。结合电子结构和重整化群技术,我们解决了磁相互作用和分析其倒易空间磁化率。我们表明,这些材料的物理主要是由长程海森堡哈密顿相互作用,迄今未得到赞赏的事实。我们的计算揭示,在这些同构化合物中,硫族元素的选择触发了材料与经典自旋液体的接近,其特征在于不同维度的波矢量的简并流形:LiInCr 4 O 8和LiGaCr 4 O 8的三维简并库仑相,螺旋自旋液体与二维简并为CuInCr4Se 8和一维线简并特征的面,LiInCr4S8、LiGaCr4S8和CuInCr4S8的心立方反铁磁体。我们在铬尖晶石中发现的原型烧绿石行为的令人惊讶的复杂阵列可能会激发掺杂或压力下不同半经典自旋液体之间的过渡路径的研究。
Two Dimensional Kagome Correlations and Field Induced Order in the Ferromagnetic XY Pyrochlore Yb2Ti2O7
中子散射测量表明,铁磁XY烧绿石Yb 2 Ti 2 O 7在低温下表现出很强的准二维(2D)自旋关联,在适当的磁场作用下,这种关联让位于长程序(LRO).由于< 111 >这些2D自旋相关性沿方向的散射棒意味着立方烧绿石系统的磁分解成解耦的可果美平面。沿[1-10]方向施加约0.5 T的磁场,诱导向3D LRO状态的转变,其特征在于长寿命的色散自旋波。我们的测量绘制出一个复杂的低温场相图,这种异国情调的烧绿石磁铁。
Tenth-order high-temperature expansion for the susceptibility and the specific heat of spin-s Heisenberg models with arbitrary exchange patterns: Application to pyrochlore and kagome magnets
Nonlocal drag by topological surface magnons in a pyrochlore ferromagnet
准粒子波函数的非平凡拓扑可以以可观测的表面态的形式表现出来。这在电子系统中已经很好地建立起来,狄拉克和外尔半金属将这些拓扑保护实体的奇异性质带到了前面。磁振子--指的是局部自旋的集体激发--提供了另一个领域,其中许多概念可以实现。在这里,我们报告的烧绿石铁磁体,理论上预测主机等拓扑磁振子的磁热测量。结果表明,在Y $_2$ V $_2$ O $_7$单晶样品上沉积金属层的热电势可以用来测量磁振子霍尔效应。此外,拓扑保护的磁振子表面状态的直接表现形式被观察到-通过这些表面自旋电流施加在相邻金属层的传导电子的界面阻力。
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。
Effect of magnetoelastic coupling on spin-glass behavior in Heisenberg pyrochlore antiferromagnets with bond disorder
基于阻挫磁性材料中令人困惑的自旋玻璃行为,我们从理论上研究了几何阻挫经典自旋模型中的磁弹性耦合效应。特别是,我们认为键无序海森堡反铁磁体的烧绿石晶格耦合到本地晶格畸变。通过对晶格自由度的积分,我们得到了一个有效的纯自旋模型,即具有键无序的双线性双二次模型,并利用经典的蒙特卡罗模拟对该模型进行了分析。首先,我们讨论了相图以及热力学和磁学性质。我们发现,自旋玻璃转变温度大大提高了自旋-晶格耦合$b$在弱无序制度。这种增强归因于自旋-晶格耦合的存在下形成的半离散简并流形中的热涨落的抑制。我们还发现,随着无序度的增加,在由$b$确定的温度下,体系表现出与键无序度无关的自旋玻璃态和有序度的伴随转变.虽然进一步的邻居交换相互作用起源于合作晶格扭曲的结果在弱无序制度的自旋晶格顺序,伴随的过渡仍然是强大的。我们通过分析磁化率、非线性磁化率和比热的磁滞现象来研究伴随跃迁的性质。此外,我们还讨论了高温顺磁相的线性和非线性磁化率以及顺磁相的单自旋翻转动力学。所有这些结果进行了讨论,与典型的烧绿石磁铁,如Y2 Mo 2 O 7和ZnCr 2 O 4的实验比较。
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。
Ab initio determination of spin Hamiltonians with anisotropic exchange interactions: the case of the pyrochlore ferromagnet Lu$_2$V$_2$O$_7$
我们提出了一个通用的框架,推导有效的自旋哈密顿关联磁系统的基础上的相对论从头计算密度泛函理论计算(DFT)的组合,精确对角化的广义Hubbard哈密顿有限集团和自旋投影到低能子空间。一个关键的动机是确定感兴趣的材料中的各向异性双线性交换耦合。作为一个例子,我们将这种方法应用到烧绿石Lu $_2$ V $_2$ O $_7$,其中钒离子形成角共享自旋1/2四面体的晶格。在该化合物中,各向异性的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用(Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用)在诱导磁振子霍尔效应中起重要作用。我们得到的最近邻海森堡交换,的的,和对称的各向异性交换张量的一部分的定量估计。最后,我们比较了Lu $_2$ V $_2$ O $_7$化合物的实验结果。
Ferromagnetic fragmented state in the pyrochlore Ho$_2$Ru$_2$O$_7$
Paul Scherrer Institut(保罗谢尔研究所);ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院);Institut Néel, CNRS & Univ. Grenoble Alpes(内尔研究所,法国国家科学研究中心与格勒诺布尔阿尔卑斯大学);ENS de Lyon, CNRS, Laboratoire de Physique(里昂高等师范学院,法国国家科学研究中心,物理实验室);Institut Laue Langevin(劳厄-朗之万研究所);ISIS Facility, Rutherford Appleton Laboratory-STFC(中子源设施,鲁瑟福阿普尔顿实验室-STFC);French American Center for Theoretical Science, CNRS, KITP, Santa Barbara(法美理论科学中心,法国国家科学研究中心,加州大学圣塔芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所)
Amorphous ferromagnetism and re-entrant magnetic glassiness in Sm$_{2}$Mo$_{2}$O$_{7}$: new insights into the electronic phase diagram of pyrochlore molybdates
本文讨论了Sm $_{2}$ Mo $_{2}$ O $_{7}$单晶的磁性。在文献中,一个传统的巡游铁磁态的钼$^{4+}$亚晶格低于$\sim 78$ K的报道。然而,我们的直流磁强计,μ子自旋谱($μ^{+}$ SR)和高次谐波交流磁化率的结果毫不含糊地证明在这个阶段的高度无序的条件下,尽管结晶和化学顺序。这种无序的磁性状态与非晶铁磁合金有几个共同的特征。Sm $_{2}$ Mo $_{2}$ O $_{7}$的这种情况是支持的临界指数,主要是由我们的直流磁化数据的标度分析推导和确认的其他技术的过高的值。此外,$μ^{+}$ SR在微观尺度上检测到显著的静态磁无序。同时,交流磁化率的三次谐波分量在$\sim 78$ K附近的临界发散导致该磁相的玻璃性质的额外证据。最后,纵向弛豫的$μ^{+}$自旋极化(也支持交流磁化率的结果)的证据再入玻璃的功能类似于非晶铁磁体。
Magnetic and Structural Properties of A-Site Ordered Chromium Spinel Sulfides: Alternating Antiferromagnetic and Ferromagnetic Interactions in the Breathing Pyrochlore Lattice
Unified Description of Spin-Lattice Coupling and Thermodynamics in the Pyrochlore Heisenberg Antiferromagnet
Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo(东京大学固体物理研究所);Department of Physics, The University of Tokyo(东京大学物理系);Department of Chemistry, Graduate School of Science, Kyoto University(京都大学理学研究科化学系);Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science(国立材料科学研究所材料纳米结构研究中心);Department of Engineering Science, University of Electro-Communications(电气通信大学工学部)