Hollandite 结构中竞争的反铁磁与自旋玻璃相

我们引入一个具有 Ising 自旋的简单晶格模型，以解释 hollandite 型结构中自旋冻结的最新实验结果。我们认为，晶格的几何阻挫与最近邻反铁磁 (AFM) 相互作用相结合，导致了无序存在下自旋玻璃相的出现。我们使用并行回火 (parallel tempering) 对该系统进行了数值研究。该模型重现了具有 hollandite 结构的氧化物（如 $\alpha-\text{MnO}_2$）的磁行为，并呈现出丰富的现象学：在无无序情况下，取决于相互作用的相对强度，可能存在三种类型的基态，即 AFM 有序态和两种不同的无序、宏观简并的基态族。值得注意的是，对于在纯净系统中具有 AFM 基态的一组 AFM 耦合，存在一个临界无序值，使得基态被自旋玻璃相取代，同时保持所有耦合为 AFM。据我们所知，这是唯一呈现这种具有短程 AFM 相互作用跃迁的模型。我们认为，该模型有助于理解 AFM 耦合、无序与自旋玻璃相出现之间的关系。