逼近受挫 A 位尖晶石基态：磁化与极化中子散射联合研究

我们利用磁化测量和极化中子漫散射技术，重新研究了具有磁受挫特性的 {\it 金刚石格子反铁磁} 尖晶石 FeAl$_2$O$_4$ 和 MnAl$_2$O$_4$。在 FeAl$_2$O$_4$ 中，宏观测量显示零场冷却磁化率在约 13~K 处存在一个“尖峰”。动态磁化率和 {\it 记忆效应} 实验提供的结果不符合该材料中的典型自旋玻璃情景。通过极化中子散射研究，确认 FeAl$_2$O$_4$ 在低至 4~K 时不存在长程磁有序。通过对粉末平均微分磁中子散射截面进行建模，我们估计该化合物中的自旋 - 自旋关联延伸至第三近邻壳层。估计的 Land\'{e} $g$ 因子值表明存在来自 Fe$^{2+}$ 的轨道贡献，这也得到了磁化率 Curie-Weiss 分析的支持。相反，MnAl$_2$O$_4$ 在低于 $\approx$ 40~K 时发生磁相变进入长程有序态，这一点已通过宏观测量和极化中子衍射得到确认。然而，极化中子研究揭示了显著的自旋涨落与长程反铁磁有序共存。磁漫散射强度表明其存在与 FeAl$_2$O$_4$ 类似的短程有序。本工作结果支持了自旋 - 自旋关联在理解受挫磁体（如 A 位尖晶石）磁响应中的重要性，这类磁体具有令人想起“自旋液体”态的主导短程自旋关联。