共线磁体中非常规磁子的目录
材料科学
2025-08-15 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
拓扑磁子因其奇异、无电荷却受拓扑保护的边界模式，在基础研究和器件应用中备受关注。然而，由于磁性材料缺乏基本的对称性描述（主要由自旋哈密顿量中的各向同性海森堡相互作用主导），其理解一直受阻。由此产生的磁子色散呈现出超出磁空间群（MSGs）表示论情景的隙less磁子能带节点，故被称为非常规磁子。在此，我们发展了自旋空间群（SSG）理论以阐明共线磁构型，将 1421 个共线 SSG 分为四类，构建其能带表示，并提供了非常规磁子（如十二重简并点、八重节线、电荷-4 八重简并点）的全面列表。基于 MAGNDATA 数据库，我们识别出 498 个具有非常规磁子的共线磁体，其中超过 200 个磁子能带结构通过第一性原理计算和线性自旋波理论获得。此外，我们评估了这些磁体中自旋轨道耦合诱导的交换相互作用的影响，发现超过 80% 主要由海森堡相互作用主导，表明 SSG 是描述大多数 3d、4d 及半满 4f 共线磁体中磁子能带节点的理想框架。我们的工作为探索磁子系统中的无电荷输运提供了新途径，有望推动下一代自旋电子器件的发展。
引用
@article{arxiv.2307.12366,
title = {Catalog of Unconventional Magnons in Collinear Magnets},
author = {Xiaobing Chen and Yuntian Liu and Pengfei Liu and Yutong Yu and Jun Ren and Jiayu Li and Ao Zhang and Qihang Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.12366},
year = {2025}
}
备注
The manuscript contains 28 pages, 3 figures and 2 tables. The supplementary information contains 349 pages, 15 figures and 245 tables. The databases for all 1421 collinear spin space groups and the magnon band structures are provided on https://www.findspingroup.com/