通过高对称网络的拓扑搜索发现经典自旋液体

自旋液体是物质非平庸态的典范示例，寻找新的自旋液体是物理学、化学和材料科学的一个关键方向。几何阻挫——即自旋所占据网络的几何排布阻碍了简单有序态的产生——是产生这些本征无序态的一种特别富有成效的途径。一个特别的关注点一直集中在少数几个高对称网络上。然而，存在许多三维网络，每一个都有可能形成独特的状态。在本文中，我们针对最简单的可能相互作用集——反铁磁 Heisenberg 和 Ising 自旋的最近邻耦合——研究了高对称网络（即那些既是节点传递又是边传递的网络）。虽然著名的 crs（烧绿石）网络是唯一不发生有序的最近邻 Heisenberg 反铁磁体，但我们识别了两个新的阻挫网络（lcx 和 thp），它们具有有限温度的 Heisenberg 自旋液体态，且磁有序受到强烈抑制并具有非共线基态。对于 Ising 自旋，我们识别了三种新的经典自旋液体，它们在低至 $T/J = 0.01$ 时仍不发生有序。我们强调了包含这些高对称网络的材料，如果掺入适当的磁性离子，这些材料可能承载这些奇特的态。我们的系统性调查将指导对新型磁相的探索。