钴基辉石：Kitaev 物理与 Ising 模型实现的新舞台

近期对钴酸盐的研究揭示了其作为在蜂窝系统中实现 Kitaev 物理和在弱耦合链材料中实现 Ising 模型的有前景平台的潜力。本文结合中子散射、从头算方法和线性自旋波理论，探索了辉石 SrCoGe$_2$O$_6$ 的磁性。通过仔细分析非弹性中子散射粉末谱，我们提出了一种修正的 Kitaev 模型，以准确描述围绕 Co$^{2+}$ 离子的共边八面体扭曲链。扩展的 Kitaev-Heisenberg 模型，包含一个显著的各向异性键依赖交换项，其 $K/|J|=0.96$，被确定为描述 SrCoGe$_2$O$_6$ 中磁相互作用的关键。此外，我们的热容测量揭示了外部磁场（约 13~T）的影响，该磁场将系统从具有 $T_{\mathrm{N}}=9$~K 的脆弱反铁磁有序态转变为场致态。我们认为，辉石，特别是那些通过用 Si 及其较不扩展的 $p$ 轨道取代 Ge 而改性的辉石，成为 Kitaev 模型的新平台。这为推进我们对 Kitaev 物理的理解开辟了可能性。