自旋分子-轨道耦合中的各向异性对三核有机金属配合物有效自旋模型的影响

我们考虑在某些三核有机金属配合物中实现的层状装饰蜂窝晶格在三分之二填充下的情况。由库仑排斥和自旋分子-轨道耦合（SMOC）的相互作用，产生了具有单自旋各向异性的局域 $S=1$ 磁矩。当直接簇内交换和自旋分子-轨道耦合同时存在时，蜂窝层中出现具有键依赖交换耦合的磁各向异性。我们发现层内的有效自旋交换模型是一个 XXZ + 120$^\circ$ 蜂窝量子罗盘模型。多核配合物固有的非球对称性导致横向和纵向自旋分子-轨道耦合差异很大，这极大地增强了单自旋和交换耦合的各向异性。层间耦合由一个带有各向异性双二次项的 XXZ 模型描述。随着关联强度的增加，系统变得越来越一维。因此，如果 SMOC 与层间跃迁的比值较小，这将稳定 Haldane 相。然而，随着该比值的增加，会出现一个量子相变，进入拓扑平凡的 `$D$-相'。我们还预言，在足够强的外磁场下，会发生从 Haldane 相到磁有序相的量子相变。