二聚化受阻铁磁 $J_1$-$J_1'$-$J_2$ 链中两种不同价键固体态的存在

我们使用密度矩阵重整化群（DMRG）方法研究受阻且二聚化的铁磁-反铁磁 $J_1$-$J_1'$-$J_2$ 链。基于能量二阶导数、自旋能隙、自旋-自旋关联、弦序参量（SOP）和纠缠谱（ES）的数值计算，我们获得了在宽广 $J_1'/J_1$ 与 $J_2/|J_1|$ 取值范围内的基态相图。该相图揭示了一个铁磁相和两个不同的价键固体（VBS）相。第一个 VBS 相称为 $\mathcal{D}_3$-VBS，其特征是第三近邻自旋-1/2 之间形成价键，作为 $J_1'/J_1=1$ 极限的延续而存在。相反，第二个 VBS 相称为混合-VBS，表现出第二与第三近邻价键的共存，可解释为 $J_1'/J_1=0$ 情形的延续。值得注意的是，两个 VBS 态均被识别为 Haldane 型，以有限 SOP 和 2 重 ES 简并为标志。出乎意料地，我们的分析揭示了在两 VBS 相边界处价键稳定性的显著增强。本研究首次实证展示了自旋-1/2 链中不同拓扑 VBS 态之间的非平凡量子相变。此外，我们发现相关准一维材料 LiCuSbO$_4$ 的基态被归类为 $\mathcal{D}_3$-VBS 态。总之，这些结果标志着我们对量子相变与拓扑态的理解取得了重大进展。