原子尺度的变色磁性

变色磁性最近通过对 MnTe 和 CrSb 中自旋顺序的动量空间光子发射映射进行实验验证，这两种材料都具有两个各向异性亚晶格并呈反平行磁偶极矩。本文我们通过自旋对称性分析和自旋密度的部分波分解，明确展示了在 MnTe、$La_2O_3Mn_2Se_2$ 和 $Ba_2CaOsO_6$ 中存在一种以奇偶parity 排序的非偶极自旋密度，即原子变色磁性。在 MnTe 中，我们展示了围绕 Mn 原子位的自旋密度中存在 ferroically 排序的 g 型振幅因子。在 $A_2O_3M_2Se_2$ 系列 (A= La, Sr, M= Mn, Fe, Co) 中，我们指出在 M 原子位存在 ferroically 排序的 d 型振幅因子与抗亚铁磁偶极矩共存，而 O 原子位显示没有偶极矩但具有纯 d 型原子自旋密度。在 Mott 绝缘体候选材料 $Ba_2CaOsO_6$ 中，作为关键结果，我们揭示了一种纯粹的原子变色磁性——不存在任何偶极亚晶格有序。这一结果凸显了变色磁性秩序可以在没有由偶数个晶体亚晶格上抗亚铁磁偶极矩形成的 Néel 向量的情况下存在，从而凸显其与共线 Néel 反亚铁磁有序性的区别。我们的计算预测 $La_2O_3Mn_2Se_2$ 和 $Ba_2CaOsO_6$ 可实现最高可达 42{\deg} 和 26{\deg} 的巨大的自旋分离角，从而表明无需局部偶极矩的错位 Néel 序即可实现较大的变色响应。