Phase Diagram of a Spin-ice Kondo Lattice Model in a Breathing Pyrochlore Lattice
研究了具有经典局域自旋的呼吸烧绿石晶格上的自旋冰近藤晶格模型。采用高效的核多项式展开法和经典的Monte Carlo方法，研究了四种典型巡游电子数密度下的磁相图。我们调整呼吸模式，通过改变跳跃比-跳跃参数的比例沿不等价路径的巡回电子。几个有趣的磁相稳定在相图参数化的跳跃比，近藤耦合，和电子填充分数，包括一个“全进/全出”有序的自旋配置相，自旋冰，有序相包含$16$和$32$自旋网站的磁性晶胞，以及在小值的跳跃比的无序相。
2020-07-30 cond-mat.str-el
Weyl magnons in breathing pyrochlore antiferromagnets
受抑量子磁体不仅提供奇异的基态和不寻常的磁结构，而且在许多情况下支持非常规的激发。利用一个物理相关的自旋模型呼吸烧绿石晶格，我们讨论了存在的拓扑线性带交叉的反铁磁体中的磁振子。这些是电子系统中的外尔费米子的类似物，我们称之为外尔磁振子。体外尔磁振子意味着手征磁振子表面态的存在，在有限能量下形成弧。我们认为，这样的反铁磁体提出了一个独特的例子，其中外尔点可以在实验室中原位操作的应用领域。我们讨论了他们的外观，特别是在呼吸烧绿石晶格，并给出一些一般性的讨论条件，找到外尔磁振子，以及如何可以探测实验。我们的工作可能会激发重新审视许多磁有序系统中的磁激发。
2016-08-20 cond-mat.str-el
Hierarchical excitations from correlated spin tetrahedra on the breathing pyrochlore lattice
物理系统中的耦合强度的层次结构通常在低能量下产生有效的模型，其中解耦的高能量模式被集成出来。在这里，使用中子散射，我们表明，在呼吸烧绿石晶格化合物CuInCr $_4$ S $_8$的自旋激发是分层的，可以近似的相关四面体在低能量的有效模型。在较高的能量，四面体内的激发与强磁振子-声子耦合一起观察，这表明晶格自由度在稳定自旋四面体的可能作用。我们的工作说明了自旋动力学在CuInCr $_4$ S $_8$，并演示了一个通用的有效集群的方法来理解呼吸型晶格上的动力学。
2021-01-29 cond-mat.str-el
Magnetic Transitions under Ultrahigh Magnetic Fields of up to 130 T in the Breathing Pyrochlore Antiferromagnet LiInCr4O8
利用脉冲磁场研究了自旋为3/2的反铁磁体LiInCr 4 O 8在高达130 T的交变磁场下的磁化过程.在90 T ~ 130 T范围内，LiInCr_4 O_8具有较强的自旋-晶格耦合，与传统的铬尖晶石氧化物相似. LiGa 0.125 In 0.875 Cr 4 O 8的磁化强度在低温下的结构和磁转变被完全抑制，在13 T以上突然增加，表明在四聚体单重基态和总自旋为1的激发态之间存在2.2 meV的自旋间隙，后者通过施加磁场而稳定。呼吸烧绿石反铁磁体是一个独特的阻挫系统，具有很强的自旋-晶格耦合和键的交替。
2017-04-10 cond-mat.str-el
Cluster Frustration in the Breathing Pyrochlore Magnet LiGaCr4S8
我们提出了一个全面的中子散射研究呼吸烧绿石磁铁LiGaCr4S8。在12（2）K下，我们观察到一个非常规的磁激发谱，在自旋冻结跃迁以上的相关顺磁区，高能和低能自旋动力学分离。通过拟合磁扩散散射数据，我们参数化了自旋哈密顿量。我们发现，呼吸烧绿石晶格的大小四面体内的相互作用是铁磁性的，但反铁磁性的进一步相邻相互作用对于解释我们的数据也是必不可少的，与密度泛函理论预测的定性一致[Ghoshet al.，npj Quantum Mater.4，63（2019）]。我们解释了LiGaCr4S8中几何挫折的起源，是由于占据面心晶格的四面体自旋团簇之间的净反铁磁耦合。我们的研究结果提供了深入了解出现的挫折，在强进一步的邻居耦合的存在下，并确定在经典的自旋液体中的磁相互作用的蓝图。
2020-02-22 cond-mat.str-el
Anisotropic exchange within decoupled tetrahedra in the quantum breathing pyrochlore Ba3Yb2Zn5O11
用中子非弹性散射研究了呼吸烧绿石Ba_3Yb_2Zn_5O_（11）的低能自旋激发谱。几个几乎分辨率有限的模式，没有可观察到的色散在250 mK，而在升高的温度下，激发能级之间的跃迁变得可见。为了获得更深入的了解，孤立的Yb 3+四面体的四个各向异性交换常数参数化的理论模型的构建。该模型再现了非弹性中子散射数据，比热，和磁化率高保真。拟合的交换参数揭示了海森堡反铁磁体具有非常大的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。使用这个模型，我们预测在低温下出现一个不寻常的八极顺磁体，并推测四面体间的相关性的发展。
2016-01-16 cond-mat.str-el
Synthesis, physical and magnetic properties of CuAlCr$_4$S$_8$: a new Cr-based breathing pyrochlore
我们提出了一个新的呼吸烧绿石磁铁CuAlCr $_4$ S $_8$的合成和物理性质的帮助下，同步辐射X射线衍射（XRD），在环境和应用静水压力下的磁化强度，热容，和μ子自旋弛豫/旋转（$μ$ SR）测量。CuAlCr $_4$ S $_8$表现出正的热膨胀，具有凹向上的温度依赖性。我们观察到一个尖锐的反铁磁有序转变的一个纯粹的磁性性质在20 K，其移动高达3.2 K的应用600 MPa的压力。呼吸因子（$_f$ = $J'/J$）是调整烧绿石晶格磁性基态的重要参数。呼吸因子可以通过呼吸比，即两个四面体的尺寸之比，通过在呼吸烧绿石结构中的A和A'位点使用不同的元素来调节。我们发现CuAlCr $_4$ S $_8$具有1.0663（8）的呼吸比，这与其他硫呼吸高温超导体相当。
2022-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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。
2019-12-23 cond-mat.str-el
Novel Phase Transitions in the Breathing Pyrochlore Lattice: 7Li-NMR on LiInCr4O8 and LiGaCr4O8
本文报道了LiInCr_4O_8和LiGaCr_4O_8的~7Li-NMR研究，其中Cr~（3+）离子自旋为3/2，形成了一个呼吸的烧绿石晶格，一个大小交替的四面体网络。在LiInCr_4O_8中，原子核弛豫速率1/T_1在18 K以下表现出激活温度T的依赖性，表明存在自旋能隙的单重态基态。然而，这种行为被13 K的反铁磁（AF）转变所破坏，在13 K的反铁磁转变之前，还有另一个很可能是结构性的转变。与此相反，LiGaCr4O8与小交替显示没有自旋间隙，但表现出一个一级AF转变在分布的T范围13 - 20 K。然而，1/T1的顺磁相发散向13 K，表明接近二级过渡。结果表明，LiGaCr4O8位于相图中的三临界点附近。
2014-11-06 cond-mat.str-el
Low-Energy Excitations and Ground State Selection in Quantum Breathing Pyrochlore Antiferromagnet Ba$_3$Yb$_2$Zn$_5$O$_{11}$
利用非弹性中子散射（INS）和材料性质测量相结合的方法，研究了量子呼吸烧绿石反铁磁体Ba $_3$ Yb $_2$ Zn $_5$ O $_{11}$的低能激发.用具有$XXZ$各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的自旋1/2单四面体模型对INS光谱进行了定量解释。该模型具有每个四面体最低能态的两倍简并度，并很好地再现了0.5K时的磁化曲线和1.5K以上的热容。然而，在较低的温度下，我们观察到一个广泛的最大热容量约63 mK，表明一个独特的量子基态的选择，由于额外的扰动与能量尺度小于仪器分辨率的INS。
2016-05-27 cond-mat.str-el
Realization of fractonic quantum phases in the breathing pyrochlore lattice
物质的分形相是一种新的量子基态，支持具有迁移率限制的亚维涌现激发。由于亚广泛的基态简并性取决于底层晶格的几何形状，分形相被认为是量子存储器或量子玻璃的模型。虽然存在许多具有多个粒子/自旋之间相互作用的精确可解模型，但在真实材料中实现此类模型极具挑战性。在这项工作中，我们提供了一个现实的量子模型的二次自旋相互作用的呼吸烧绿石晶格的现有材料。我们表明，紧急的“团簇电荷”的激发产生的真空波动驻留在边界上的膜对象，并在一个子维空间中移动。利用膜算符，我们证明了亚广基态简并度的存在性，这一简并度与晶格几何形状密切相关，这为新型量子存储器提供了一个有用的资源。
2022-06-29 cond-mat.str-el
Crystal Field Excitations in Breathing Pyrochlore Antiferromagnet Ba3Yb2Zn5O11
对呼吸烧绿石反铁磁体Ba_3Yb_2Zn_5O_（11）进行了中子非弹性散射测量。观察到的无色散激发解释的晶体电场（CEF）的Kramers离子Yb 3+的局部对称性表现出C3 v点群对称性的哈密顿量。先前报道的磁化率是一致的CEF激发的能量方案再现。所得到的基态Kramers二重态的波函数具有平面型各向异性。结果表明，Ba_3Yb_2Zn_5O_（11）是赝自旋S = 1/2的呼吸式烧绿石反铁磁体的实验实现，具有易面各向异性。
2015-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Analytic description of spin waves in dipolar/octupolar pyrochlore magnets
推导了具有偶极-八极相互作用的烧绿石磁体（如${\rm Nd}_2{\rm Zr}_2{\rm O}_7$）中自旋波的解析形式。在线性自旋波近似下，我们得到了对角化的磁子哈密顿量的充分知识。我们还考虑了“呼吸模式”作为这个系统的扰动的效果。呼吸模式沿$k$ -空间中的方向$X\to W$提升自旋波色散的上带的简并。
2020-12-23 cond-mat.str-el
Quantum Coulomb Liquids of Different Rank in the Breathing Pyrochlore Antiferromagnet
University of Cologne（科隆大学）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯理工学院）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
研究通过伪费米子功能重整化群方法，在呼吸型钙钛矿晶格中实现了不同秩规范理论的受控量子表现，揭示了高阶规范约束与传统磁序的竞争。
2026-02-17 cond-mat.str-el
Magnetic Phase Diagram of the Breathing Pyrochlore Antiferromagnet LiGa1-xInxCr4O8
尖晶石氧化物LiGaCr 4 O 8和LiInCr 4 O 8含有自旋3/2Cr 3+四面体的尺寸交替的烧绿石晶格，具有不同的交替幅度。我们在这里表明，这两个“呼吸”烧绿石化合物之间的固溶体LiGa 1-xInxCr 4 O 8显示（一）掺杂后的端员的磁性和结构转变的快速抑制，（二）自旋玻璃冻结在2 K以上的范围内0.1 $\lesssim$ x $\lesssim$ 0.6，和（三）明显的自旋间隙行为x $\gtrsim$ 0.7。此外，在2 K以上x ~ 0.9时没有观察到跃迁，其中磁化率在2 K时保持有限，而磁热容在1-5 K时显示出二次温度依赖性。我们的工作表明，呼吸烧绿石化合物提供了一个独特的机会，研究几何挫折和债券交替。
2015-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Behavior of the breathing pyrochlore lattice Ba$_3$Yb$_2$Zn$_5$O$_{11}$ in applied magnetic field
呼吸烧绿石晶格材料Ba $_3$ Yb $_2$ Zn $_5$ O $_{11}$存在于几乎解耦的极限，与大多数其他研究充分的呼吸烧绿石化合物相反。因此，它构成了一个有用的平台，基准的绝缘Yb $^{3+}$磁体中的交换相互作用的理论计算。在这里，我们研究了Ba $_3$ Yb $_2$ Zn $_5$ O $_{11}$在低温下在外加磁场作为进一步探测这个模型系统的物理。在实验上，我们考虑的行为的多晶样品的Ba $_3$ Yb $_2$ Zn $_5$ O $_{11}$与非弹性中子散射和热容量的测量相结合，低至75 mK和高达10 T的字段。与以前的工作一致，非弹性中子散射发现一个水平交叉附近3 T，但没有显着的分散体的自旋激发检测到最高的应用领域。对零场条件下的理论模型进行改进，可以重现大部分非弹性中子散射谱和比热数据。一个值得注意的例外是比热在0.1K附近的低温峰。这可能表明四面体之间的相互作用的规模，或者可能反映Ba $_3$ Yb $_2$ Zn $_5$ O $_{11}$中未检测到的无序。
2018-09-13 cond-mat.str-el
Theory of antiferromagnetic Heisenberg spins on breathing pyrochlore lattice
研究了自旋$S$ >1/2的反铁磁海森堡模型在呼吸烧绿石晶格上的自旋单重态阶数，其中四面体单元是弱耦合的，交换常数有两个值$0<J' \ll J$ .基态在$J'$ =0处有热力学简并，我研究了与提升这种简并相关的晶格对称性破缺。对一般自旋$S$在$J'$中的三阶微扰表明，有效哈密顿量具有赝自旋$τ$的三四面体相互作用形式，这与以前对$S$ =1/2导出的结果相同，并计算了一般$S$的矩阵元.对于这个有效哈密顿量，我们得到了它的平均场基态，并研究了$S$ =3/2和$1$的晶格对称性破缺的可能性.与$S$ =1/2的情况不同，$τ$对共轭场的响应在其内部空间具有$Z_3$各向异性，这稳定了平均场基态.平均场基态具有与晶格对称性破缺相关的自旋关联的特征空间图案。计算了自旋结构因子$S(q)$，发现其对称性破缺部分的振幅与各向同性部分的振幅同阶。
2017-02-15 cond-mat.str-el
Tetrahedrally ferromagnetic correlations and a glassy-freezing anomaly in the breathing pyrochlore magnet $\mathrm{AgInCr_4S_8}$ with partial $A$-site disorder
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）；The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Kyoto University（京都大学）
通过同步辐射X射线、中子粉末衍射、直流磁化率和热容测量，研究了铬基硫尖晶石$\mathrm{AgInCr_4S_8}$中的呼吸烧绿石结构，发现其存在交替大小Cr4四面体、大呼吸比、Ag/In混合，以及短程铁磁关联导致的簇自旋行为，并在9 K附近观察到玻璃态冻结异常。
2026-05-28 cond-mat.str-el
Investigation of the complex magnetism in the breathing pyrochlore LiIn(Cr$_{1-x}$Rh$_x$)$_4$O$_8$
我们已经进行了详细的调查新的“呼吸”烧绿石化合物LiInCr $_4$ O $_8$通过Rh取代与测量的磁化率，比热，和X-射线粉末衍射。发现LiInCr $_4$ O $_8$的反铁磁相随着Rh的增加而缓慢地被抑制，直到$x$ = 0.1的临界浓度，其中仍然观察到反铁磁相，在比热$T_p$ = 12.5 K处具有峰值，略低于$x$ = 0化合物的$T_p$ = 14.3 K。从磁化强度的测量中，我们还发现了替代增加挫折量的证据。与LiGa $_y$ In $_{1-y}$ Cr $_4$ O $_8$系统以及其他受挫的高温超导体相关材料进行比较，并发现相当的受挫量。这项工作的结果表明，工程呼吸高温超导体提供了一个重要的方法，以进一步了解复杂的磁性挫折系统。
2017-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The origin and scarcity of breathing pyrochlore lattices in spinel oxides
本文通过密度泛函理论计算揭示了尖晶石氧化物中呼吸烧绿石晶格稀缺的原因，指出Cr3+的八面体位置偏好和严格的位置有序化要求是其形成的关键。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic Spin Ice on a Breathing Pyrochlore Lattice
本研究在呼吸热解石晶格上引入可调各向异性自旋耦合，揭示丰富相图，降低基态简并度，并通过数值模拟与解析预测验证了熵和结构因子的关键特征。
2025-10-27 cond-mat.str-el
Breathing Pyrochlore Lattice Realized in A-Site Ordered Spinel Oxides LiGaCr4O8 and LiInCr4O8
在两种A位有序尖晶石氧化物LiGaCr 4 O 8和LiInCr 4 O 8中发现了一种独特的阻挫晶格。由于Li+和Ga 3 +/In 3+离子在A位处的大尺寸失配，由携带自旋3/2的Cr 3+离子组成的烧绿石晶格变成小四面体和大四面体的交替阵列，即，“呼吸”烧绿石晶格。我们引入了一个参数，呼吸因子Bf，它量化了烧绿石晶格中的挫折程度：Bf被定义为J '/J，其中J'和J是最近邻的磁相互作用在大，小四面体，分别。具有Bf ~ 0.6的LiGaCr 4 O 8显示出与常规Cr尖晶石氧化物如ZnCr 2 O 4类似的磁化率。与此相反，LiInCr 4 O 8与一个小的Bf ~ 0.1的磁化率表现出自旋带隙的行为，表明接近一个奇特的单重基态。磁长程序发生在13.8和15.9 K的LiGaCr 4 O 8和LiInCr 4 O 8，分别，在这两种情况下可能是由于耦合到结构扭曲。
2013-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetic Cr4PtGa17: A Novel Half-Heusler-Type Compound with a Breathing Pyrochlore Lattice
我们描述的晶体结构和基本的磁性以前未报道的三元金属间化合物，Cr 4PtGa 17，在非中心对称空间群R3 m的菱形晶胞中结晶。晶体结构与XYZ半赫斯勒化合物密切相关，其中X，Y和Z仅被报道为单一元素，占据三个不同的面心立方亚晶格。新材料Cr 4PtGa 17可以通过将式写为（PtGa 2）（Cr 4Ga 14）Ga（X= PtGa 2，Y = Cr 4Ga 14，Z = Ga）来最直接地说明，即X和Y位置被簇而不是单个元素占据。磁性Cr占据呼吸烧绿石晶格。铁磁有序低于TC ~61 K，中子衍射和磁力计的研究，与小，饱和的时刻~0.25 μ B/Cr观察到在2 K，使Cr 4PtGa 17的第一个铁磁有序材料呼吸烧绿石晶格。在2K时，磁电阻为140%. DFT计算表明，该材料具有接近半金属的电子结构。这种新材料Cr 4PtGa 17首次实现了半赫斯勒型结构和呼吸烧绿石晶格，可能为实现新型半赫斯勒化合物铺平了新的道路。
2021-08-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic and Structural Properties of A-Site Ordered Chromium Spinel Sulfides: Alternating Antiferromagnetic and Ferromagnetic Interactions in the Breathing Pyrochlore Lattice
本文报道了尖晶石型硫化物LiInCr 4S 8、LiGaCr 4S 8和CuInCr 4S 8的磁性和结构性质的综合研究，其中Li+/Cu+和Ga 3 +/In 3+离子形成锌-铜型有序结构。同步辐射X射线衍射和磁化数据的基础上获得的多晶样品，这三个硫化物建议呼吸烧绿石磁铁交替反铁磁和铁磁相互作用的小和大的四面体，分别。测量的磁化过程的三个硫化物高达72 T是显着不同的。LiInCr 4S 8和CuInCr 4S 8的磁化曲线具有较大的磁滞回线，但形状不同，而LiGaCr 4S 8的磁化曲线没有磁滞回线。小四面体的几何挫折可能会产生各种各样的基态，表明这些反铁磁-铁磁呼吸烧绿石磁体中丰富的物理。
2018-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Higher-order topological insulators and semimetals on the breathing Kagome and pyrochlore lattices
$d$维中的二阶拓扑绝缘体是没有$d-1$维拓扑边界态但具有$d-2$维拓扑边界态的绝缘体。它是传统拓扑绝缘体概念的扩展。高阶拓扑绝缘体已经在正方形和立方晶格中进行了研究。在本文中，我们推广到呼吸Kagome和烧绿石晶格。首先，我们在呼吸Kagome晶格上构造了一个二阶拓扑绝缘体。三个拓扑边界状态出现在三角形的角上，在每个角上实现1/3的分数电荷。其次，我们在呼吸烧绿石晶格上构造了一个三阶拓扑绝缘体。四面体的四个角上出现四个拓扑边界态，每个角上有1/4分数电荷。这些高阶拓扑绝缘体的特征是量子化的极化，它构成了体拓扑指数。最后，我们研究了一个二阶拓扑半金属通过堆叠呼吸Kagome晶格。
2018-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Neutron Scattering Studies of the Breathing Pyrochlore Antiferromagnet LiGaCr$_{4}$O$_{8}$
我们报告的尖晶石氧化物LiGaCr $_{4}$ O $_{8}$，其中磁性离子Cr $^{3+}$形成呼吸烧绿石晶格的中子散射测量。我们的实验揭示了在磁有序态中几乎无色散的共振模式和色散的自旋波激发的共存，这可以分别用具有相同交换参数的六角环的量子自旋模型和线性自旋波理论定量描述。与其他铬尖晶石氧化物的比较揭示了所有这些材料的共振能和晶格常数之间的线性关系，这与我们的六方环计算一致。我们的研究结果表明，在铬尖晶石氧化物的自旋共振的统一图片。
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Competing quantum spin liquids, gauge fluctuations, and anisotropic interactions in a breathing pyrochlore lattice
利用投影对称群分析方法对具有呼吸各向异性的$S=1/2$烧绿石磁体上的量子自旋液体进行了分类。我们发现了40个$\mathbb{Z}_2$自旋液体和16个$U(1)$自旋液体，尊重$F\bar{4}3m$空间群和时间反演对称性。作为应用，我们考虑了反铁磁海森堡模型，它被认为是候选材料Ba $_3$ Yb $_2$ Zn $_5$ O $_{11}$中的主导相互作用.在$U(1)$自旋液体模型中，我们发现只有两个是物理的。我们提出了这两种$U(1)$自旋液体的部分子平均场论的解析解。结果表明，其中一个是无隙的，而另一个是有隙的，自旋激发。这两种$U(1)$自旋液体的能量相等，与呼吸各向异性的程度无关，并且它们可以通过来自二次分散的无带隙自旋子的低温热容贡献来区分。我们进一步表明，后者是不受波动的$U(1)$规范场内的随机相位近似。最后，我们证明了一个小的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用升降机之间的两个$U(1)$自旋液体的简并，它最终导致晶格解耦成独立的四面体在强耦合。虽然Ba $_3$ Yb $_2$ Zn $_5$ O $_{11}$的当前模型参数确实将其置于去耦状态，但在不久的将来可能会合成实现我们工作中讨论的自旋液体状态的其他候选材料。
2022-07-26 cond-mat.str-el
Spin ordering induced by lattice distortions in classical Heisenberg antiferromagnets on the breathing pyrochlore lattice
我们从理论上研究了晶格畸变对呼吸烧绿石晶格上经典海森堡反铁磁体自旋有序的影响。在该模型中，考虑到从网站振动产生有效的自旋相互作用，通过自旋晶格耦合（SLC）的本地晶格畸变。呼吸晶格交替的特征是大四面体的最近邻相互作用与小四面体的最近邻相互作用之比J '/J。通过蒙特卡罗模拟发现，该系统表现出向四种不同类型的共线磁有序态的一级跃迁。在均匀情况下（J '/J=1），在较强SLC下实现的态是以（1/2，1/2，1/2）磁布拉格峰为特征的对称态，而在较弱SLC下实现的态是以（1，1，0）磁布拉格峰为特征的四方对称态.随着呼吸畸变的增加（J ′/J减小），（1/2，1/2，1/2）态的有序模式变得非立方，其磁布拉格反射几乎不变，而（1，1，0）态是稳健的。呼吸式烟火体所特有的非立方状态可进一步分为两种类型。我们证明了这两种非立方有序导致了基态的大质量简并，并且每自旋的剩余熵取k_B ln（4）/16和k_B ln（6）/16的特征值.实验结果的影响进行了讨论。
2019-04-12 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Electric Field Response In Breathing Pyrochlores
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。
2019-07-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Hedgehog-lattice spin texture in classical Heisenberg antiferromagnets on the breathing pyrochlore lattice
刺猬晶格是磁单极子和反单极子的三维周期性阵列，已知在存在Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的情况下实现。在这里，我们证明了通过蒙特卡罗模拟的刺猬晶格是由呼吸烧绿石晶格上的经典海森堡反铁磁体的挫折而不是DM相互作用引起的。在该模型中，呼吸键交替的特点是最近邻（NN）的反铁磁交换相互作用的大四面体的小的，J1 '/J1的比值。在J1 '/J1 <1的呼吸情况下，有序矢量为q=（\pm 1/2，\pm 1/2，\pm 1/2）的四重q态在J1'/J1 =1的均匀情况下成为刺猬晶格态.研究还发现，在磁场作用下，（1/2，1/2，1/2）hedgehog晶格的结构由立方晶格转变为四立方晶格，从而产生非零的净自旋手征，在金属体系中，这种净自旋手征应产生特征的拓扑霍尔效应.
2020-12-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Towards understanding the magnetic properties of the breathing pyrochlore compound Ba3Yb2Zn5O11: A single crystal study
Ba3Yb2Zn5O11在呼吸烧绿石化合物中是独特的，因为它处于几乎解耦的极限，其中四面体间的相互作用很弱，承载着磁性镱（Yb 3+）离子的孤立簇或“分子磁体”。在这项工作中，我们提出了第一个研究进行呼吸烧绿石Ba3Yb2Zn5O11的单晶样品，使用各种磁强计和中子散射技术，随着理论建模。我们采用非弹性中子散射调查的磁动力学作为一个功能的应用领域（相对于幅度和方向）下降到70 mK的温度，其中非弹性散射揭示了分散带的激发发现在早期的粉末样品的研究，在良好的协议与单四面体模型。然而，在零场和直流磁化率在有限场的扩散中子散射表现出的功能，表明在低能量的激发，不被捕获的单四面体模型的存在。通过对分布函数分析的本地结构下降到2 K，没有发现结构紊乱的证据。我们的结论是，在描述的低能量，低温物理的Ba3Yb2Zn5O11的单四面体模型之外的效果是重要的，但它们的性质仍然是不确定的。
2021-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Signatures of a magnetic superstructure phase induced by ultrahigh magnetic fields in a breathing pyrochlore antiferromagnet
本文在呼吸烧绿石铬尖晶石中利用超高磁场磁化与磁致伸缩测量发现半磁化平台前的两步磁结构相变，并结合磁弹性理论将其归因于强自旋-晶格耦合与呼吸各向异性共同导致的3上1下和倾斜2上2下自旋分子三维周期排列的磁超结构。
2023-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Synthesis and characterization of the novel breathing pyrochlore compound Ba3Tm2Zn5O11
本研究合成了新型呼吸烧绿石Ba3Tm2Zn5O11，通过多种衍射和散射技术表征其结构、热力学及低能激发，发现其具有单重态基态和约9 meV能隙，并排除了声子起源，展示了其独特性质。
2024-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Lattice dynamics and electronic excitations in a large family of lacunar spinels with a breathing pyrochlore lattice structure
由于各种因素的相互作用，再现具有呼吸烧绿石晶格的AM $_4$ X $_8$空穴尖晶石的电子结构是一个巨大的理论挑战。M $_4$ X $_4$团簇轨道的性质受Jahn-Teller不稳定性、自旋轨道相互作用以及团簇的磁性状态的影响。因此，要再现这些适度相关材料的窄禁带半导体性质，需要先进的方法，因为簇间跳跃的强度受到簇轨道特性的强烈影响。为了提供一个坚实的实验基础的理论研究，我们进行了宽带光谱上的一个大的一组腔隙尖晶石，系统地改变离子在A和M的网站以及配体（A=Ga，Ge，Al; M=V，Mo，Nb，Ta; X=S，Se）。我们的研究涵盖了声子激发和电子跃迁附近的间隙边缘的范围。在声子激发谱中，在立方态中观察到对称性允许模式的有限子集，并在降低结构转变时出现一些额外的模式。所有的红外活性模式被分配给在A位的配体和离子的振动，没有明显的贡献，从M位离子。关于电子态，我们发现所有化合物都是已经处于室温立方态的窄隙半导体（$E_\mathrm{g} = 130 - 350\,$ meV），并且它们的结构转变会引起带隙的微弱变化（如果有的话）。当用Se取代S时，以及当在M位点用$4d$或$5d$离子取代$3d$离子时，间隙值降低。
2020-02-19 cond-mat.str-el
Magnetism of single crystalline breathing pyrochlore spinel AgInCr4S8
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Gdansk University of Technology（格但斯克理工大学）
研究通过化学气相传输法生长AgInCr4S8单晶，并通过X射线和中子衍射验证其呼吸型pyrochlore结构，发现其在约9.6K的Neél温度以下存在长程反铁磁序，通过磁化、比热和单晶中子衍射测量揭示了其磁性特征，包括近程有序和非共轭自旋结构。
2026-05-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum and Classical Phases of the Pyrochlore Heisenberg Model with Competing Interactions
研究了具有最近邻$J_{1}$和次最近邻$J_{2}$交换作用的一般自旋$S$在烧绿石晶格上的量子海森堡模型.通过采用赝费米子泛函重整化群方法，我们发现，$S=1/2$和$S=1$，一个扩展的量子自旋液相围绕$J_{2}=0$，这是强大的对呼吸各向异性的介绍。温度，量子涨落，呼吸各向异性，和$J_{2}$耦合的散射分布的性质上的影响，和夹点，特别是，进行了研究。对于磁相位的$J_{1}$ - $J_{2}$模型，量子涨落重整相边界相比，经典模型和修改的有序波矢量的螺旋磁状态，而没有新的磁秩序是稳定的。
2019-01-09 cond-mat.str-el
Magnetization process of the breathing pyrochlore magnet CuInCr$_4$S$_8$ in ultra-high magnetic fields up to 150 T
研究了呼吸烧绿石磁体CuInCr 4S 8在高达150 T的超高磁场中的磁化过程。连续的相变的特点是一个相当宽的1/2平台从55 T到110 T的观察在这个系统中，类似于那些报道的铬尖晶石氧化物。除了1/2平台相，磁化强度被发现表现出两个固有的行为：在~ 85 T的M-H曲线的斜率略有变化和肩状形状在~ 130 T之前的饱和。它们都伴随着一个滞后，建议一阶转变。基于自旋-晶格耦合的微观模型，给出了适用于CuInCr 4S 8的理论计算.计算相当好地再现了实验观察到的磁化过程的主要特征，包括在先前的工作中清楚地观察到的相对宽的倾斜2：1：1相位[Y. Okamoto等人，日本物理学会杂志87，034709（2018）]。CuInCr_4S_8上的1/2平台区是由反铁磁相互作用和强的自旋-晶格耦合引起的。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hedgehog lattice and field-induced chirality in breathing-pyrochlore Heisenberg antiferromagnets
本文研究了呼吸烧绿石晶格上的$J_1$-$J_3$经典海森堡模型，其中，由于呼吸键的交替，小四面体和大四面体的最近邻交换相互作用$J_1$和$J_1'$取不同的值，而$J_3$是沿键向的第三个最近邻反铁磁相互作用.通过蒙特卡罗模拟发现，对于大的$J_3$，一个由磁单极子和反单极子组成的三维周期性排列的刺猬晶格以四重${\bf Q}$态的形式出现，其特征在于有序矢量为${\bf Q}=(\pm\frac{1}{2},\pm\frac{1}{2},\pm\frac{1}{2})$，只要$J_1\neq J_1'$，就与$J_1$和/或$J_1'$的符号无关.在外加磁场中，根据$J_1$和$J_1'$的大小，出现了六个${\bf Q}$四重态，其中包括场内刺猬晶格态在内的三个相具有非零的总手征度$\mbox{\boldmath $ χ $}^{\rm T}$，这与手征度的反常霍尔效应有关.在剩余的两个手性相中，其在铁磁$J_1$和/或$J_1'$的存在下实现，自旋结构不是拓扑非平凡的，尽管事实是$\mbox{\boldmath $ × $}^{\rm T} \neq 0$。还讨论了$\mbox{\boldmath $ x $}^{\rm T}$中磁单极的拓扑对象的作用。
2022-08-12 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Softening of breathing elastic mode and trigonal elastic mode in disordered pyrochlore magnet NaCaCo$_2$F$_7$
NaCaCo $_2$ F $_7$是由具有有效自旋- $\frac{1}{2}$磁矩的Co $^{2+}$离子组成的无序阻挫磁体，并且在低于$T_f \sim$ 2.4 K时表现出自旋冻结。我们在立方NaCaCo $_2$ F $_7$的单晶上进行超声速度测量。的体积模量（呼吸弹性模式）的温度依赖性表现出居里型软化后，冷却到低于$\sim$ 20 K下降到$T_f$，这是抑制磁场。这种居里型软化应该是通过自旋-晶格耦合增强交换无序强度的前兆，这导致自旋冻结。与体积模量中磁场抑制的居里型软化相反，三角剪切模量在冷却时表现出具有特征最小值的软化，这在低于$\sim$ 20 K的温度下被磁场增强。这种磁场增强的弹性异常的三角剪切模量表明耦合的晶格的动态自旋团簇状态。对于NaCaCo $_2$ F $_7$，所观察到的弹性异常揭示了磁场诱导的交叉从同构晶格不稳定性向自旋冻结三角晶格不稳定性所产生的新兴动态自旋团簇状态。
2020-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Vison crystal in quantum spin ice on the breathing pyrochlore lattice
本文研究呼吸焦绿石量子自旋冰，证明常被忽略的 $J_{z\pm}$ 耦合可产生虚环翻转项，诱导 vison 最密堆积的 $U(1)_{\pi/2}$ 相及三光子上转换连续谱。
2023-10-26 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Flat bands and Dirac cones in breathing lattices
在会呼吸的萤火虫和可戈梅斯中，相邻的四面体和三角形之间的耦合可以自由变化。因此，呼吸晶格提供了探索这些系统丰富物理学的不同方面的可能性。在这里，我们考虑最近邻的经典海森堡相互作用，铁磁和反铁磁，并研究如何呼吸晶格的各向异性修改烧绿石和kagome系统的模式谱。的性质和退化的平坦带被证明是保存的任何值的各向异性。当模型变为粒子-空穴对称时，这些平带可以与狄拉克节点在$Γ$点共存。我们还推导出呼吸kagome晶格的基态的性质，当相邻的三角形交替铁磁和反铁磁时，它具有自发的手征。
2016-10-06 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Order by Disorder and Energetic Selection of the Ground State in the XY Pyrochlore Antiferromagnet Er2Ti2O7. An Inelastic Neutron Scattering Study
其中“无序有序”机制在起作用以选择特定基态的材料的实例很少。然而，最近有人提出，反铁磁XY烧绿石Er2Ti2O7，揭示了这种机制的最令人信服的情况下。最近，对带中心自旋隙的观测被解释为对这种物理现象的确证。在本文中，我们认为，然而，晶体场地面和激发能级之间的相互作用引起的混合所产生的各向异性提供了一种替代机制。它特别预测了约15微电子伏特的自旋间隙的开放，这是相同的数量级的实验观察到的。我们报告新的高分辨率非弹性中子散射数据，可以很好地理解在这种情况下。
2014-10-22 cond-mat.str-el
Mössbauer spectroscopy study of the magnetostructural and spin-state transitions in the breathing pyrochlore LiFeCr$_{4}$O$_{8}$
本文利用磁化率、穆斯堡尔谱和DFT计算研究了呼吸烧绿石LiFeCr₄O₈中的磁结构与自旋态转变，发现自旋能隙转变仅源于呼吸Cr₄晶格，而Fe位点在T_MS处发生自旋态转变。
2023-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Three-dimensional checkerboard spin structure on a breathing pyrochlore lattice
本文通过中子磁衍射精修了无序样品 ZnFe2O4 的自旋结构，发现其 (1, 0, 1/2) 波矢对应铁磁与反铁磁四面体交替堆叠的三维棋盘结构，并据此对铬酸盐尖晶石经典自旋液体模型的自旋激发归属提出质疑。
2023-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Frustrated Magnetism in Fluoride and Chalcogenide Pyrochlore Lattice Materials
烧绿石晶格存在于两类重要的材料中--$A_2B_2X_7$烧绿石族和$AB_2X_4$尖晶石族--是典型的三维阻挫晶格结构。虽然历史上氧化物（$X =$ ~O）在这一领域中扮演了主角，但过去十年已经看到材料合成的突破，其导致氟化物（$X =$ ~F）和硫属化物（$X =$ ~S，Se）烧绿石晶格材料的出现。在这篇最新的研究报告中，我们总结了最近在理解三种非氧化物烧绿石晶格材料中的磁阻挫基态方面的进展：（i）$3d$ -过渡金属氟化物烧绿石，（ii）稀土硫属尖晶石，和（iii）具有呼吸烧绿石晶格的铬硫属尖晶石。我们强调如何改变阴离子可以修改由于晶体电场效应的单离子自旋各向异性，稳定的新的磁性元素的掺入，并显着改变交换途径，从而导致新的磁性基态。我们还考虑了一系列未来的方向-材料的潜力，以确定未来十年的研究受挫磁性。
2021-05-03 cond-mat.str-el
Spin-lattice-coupled helical magnetic order in breathing pyrochlore magnets, CuAlCr$_{4}$S$_{8}$ and CuGaCr$_{4}$S$_{8}$
该研究通过 X 射线与中子衍射揭示 CuAlCr$_{4}$S$_{8}$ 和 CuGaCr$_{4}$S$_{8}$ 的结构相变及非公度摆线型磁有序，证明自旋-晶格耦合与磁阻挫共同决定其基态。
2024-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multi-phase competition in quantum $XY$ pyrochlore antiferromagnet CdYb$_{2}$Se$_{4}$: zero and applied magnetic field study
我们研究了Yb $^{3+}$离子在尖晶石{ \CYS }中烧绿石阻挫晶格上的磁性行为。由高能中子非弹性散射导出的晶体电场参数揭示了镱基态具有弱Ising特征的孤立双态结构。用粉末中子衍射研究了在$B_c$ =3 T的磁场中，磁序从$XY$型反铁磁$Γ_5$态演化为张开的冰状铁磁体（均为k=0）.低能非弹性中子散射确定了0.72 meV附近的弱色散磁带，在零磁场下，从$\mid\bf{Q}\mid$ = 1.1 $^{-1}$ ~开始，随磁场减小，在3 T以上消失。我们解释了所观察到的磁性行为的框架内的最近邻的各向异性交换模型的有效$S=1/2$ Kramers双峰的烧绿石晶格。估计的交换位置的{ \CYS }尖晶石接近的$Γ_5$和张开的铁磁状态之间的相界，类似的Yb-pyrophores表明这些阶段之间的竞争的重要作用。
2019-08-26 cond-mat.str-el
Inelastic neutron scattering on Ce pyrochlores: Signatures of electric monopoles
本文重新分析Ce烧绿石自旋液体的非弹性中子散射，提出电单极子连续谱主导低能谱，区别于光子特征，并预测进一步实验。
2024-08-20 cond-mat.str-el
From dimensional reduction to tetramerization in mixed ferro-antiferro breathing pyrochlores
Indian Institute of Technology Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；CNRS, University of Bordeaux（法国国家科学研究中心，波尔多大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利研究与教育网络温格物理研究中心）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料能源中心）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；University of Windsor（温莎大学）；Institute for Solid State Physics and Optics（凝聚态物理与光学研究所）
该研究通过多种数值方法，揭示了混合铁-反铁呼吸烧绿石中从维度约化到四聚化的转变，并预测了相关材料的磁有序。
2026-09-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergence of magnetic long-range order in frustrated pyrochlore Nd$_2$Ir$_2$O$_7$ with metal-insulator transition
在这项研究中，我们进行了粉末中子衍射和非弹性散射测量阻挫烧绿石Nd $_2$ Ir $_2$ O $_7$，它表现出金属-绝缘体转变的温度$T_{\rm MI}$为33 K。衍射测量表明，烧绿石具有反铁磁长程结构，其传播矢量$\vec{q}_{0}$为（0，0，0），并且在15 K以下随温度降低而生长。这种结构被分析为全进全出型，由高度各向异性的Nd $^{3+}$磁矩组成，大小为$2.3\pm0.4$ $μ_{\rm B}$，其中$μ_{\rm B}$是玻尔磁子。非弹性散射测量表明，Nd的$^{3+}$的Kramers基态双峰在$T_{\rm MI}$以下分裂.这表明在Nd位置处出现静态内部磁场，其可能源自由Ir $^{4+}$磁矩组成的磁序。在这里，我们讨论了一个磁结构模型的Ir顺序和关系的金属-绝缘体过渡方面的挫折。
2012-01-03 cond-mat.str-el
The spin-1/2 Heisenberg antiferromagnet on the pyrochlore lattice: An exact diagonalisation study
我们提出了精确的对角化计算自旋1/2最近邻反铁磁体的烧绿石晶格。我们研究了$[111]$方向上的一段晶格，分析了具有两个耦合常数$J_1$和$J_2$的呼吸烧绿石系统的哈密顿量，并研究了系统从不连通四面体极限（$J_2 = 0$）到$J_1=J_2$关联态的演化.我们评估的低能量谱，两个和四个自旋相关性，和自旋手征的相关性为系统的大小高达36个网站。该模型表明自旋相关性的快速衰减，我们确认存在几个单重激发低于最低的磁激发。我们发现$J_1=J_2$附近的手性相关性是小的，在这个系统的大小可用的长度尺度。二聚体-二聚体相关性的评价和四面体单元的纠缠性质的分析表明，四面体的三重态扇区对$J_1 = J_2$的基态纠缠有显著的贡献。
2018-05-01 cond-mat.str-el
Human-machine collaboration: ordering mechanism of rank-2 spin liquid on breathing pyrochlore lattice
本研究通过人机协作，利用带张量核支持向量机（TKSVM）重新分析噪声较大的Monte Carlo数据，揭示了呼吸烧绿石晶格上秩-2自旋液体在低温下通过热致无序致序机制转变为类似近晶相液晶的磁有序态。
2025-05-20 cond-mat.other cond-mat.str-el
Intertwined Magnetic Dipolar and Electric Quadrupolar Correlations in the Pyrochlore Tb$_2$Ge$_2$O$_7$
我们提出了一个全面的实验和理论研究的烧绿石Tb $_2$ Ge $_2$ O $_7$，一个示范性的实现的材料，其性质是由磁偶极和电四极相关之间的竞争。偶极和四极的相关性演变超过三个不同的制度，我们通过热容量，弹性和非弹性中子散射的特点。在第一个政权，以上$T^*=1.1$ K，显着的四极相关导致一个强烈的非弹性模式，不能占内的情况下，仅磁偶极-偶极相关。扩展偶极相关的发病发生在中间制度，$T^*=1.1$ K和$T_c = 0.25$ K之间，形成一个集体顺磁状态，其特征在于扩展铁磁倾斜自旋冰域。在这里，长程序不仅受到经典自旋冰系统中常见的挫折的阻碍，而且还受到偶极和四极相关之间的竞争的阻碍。最后，在最低的温度范围内，低于$T_c=0.25$ K，有一个突然的和显着的增加，在偶极子有序矩。有序矩的大部分仍然束缚在铁磁自旋冰状状态，但一个额外的$\mathbf{k}=(0,0,1)$反铁磁序参量也发展。同时，非弹性模式，这是一个代理的四极相关性的光谱权重，观察到下降，表明偶极顺序最终胜出。因此，Tb $_2$ Ge $_2$ O $_7$是研究磁阻挫系统中相互交织的偶极和四极相关性的一个显着平台，并提供了对整个铽火辉石家族物理的重要见解。
2020-09-30 cond-mat.str-el
Magneto-elastic induced vibronic bound state in the spin ice pyrochlore Ho$_2$Ti$_2$O$_7$
Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$的单离子物理被充分理解为产生强伊辛各向异性，这是其低温自旋冰态的基本成分。我们提出了非弹性中子散射测量Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$，揭示了一个明确的不一致，其建立的单离子哈密顿量。具体地说，我们表明，60 meV附近的晶体场偶极子分裂约3 meV。此外，这种晶场分裂并不孤立于Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$，而是也可以在其化学压力类似物Ho $_2$ Ge $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Sn $_2$ O $_7$中发现。我们证明了这种效应的起源是一个振动束缚态，导致声子和晶体场激发的纠缠。我们推导出描述磁弹性耦合的微观哈密顿量，并提供了非弹性中子谱的定量描述。
2018-05-22 cond-mat.str-el
