标准海森堡哈密顿量向多自旋交换相互作用的推广

本文讨论了海森堡哈密顿量的一种推广，该推广超越了标准的双线性自旋哈密顿量，考虑了具有手性与非手性特征的多自旋相互作用的各种贡献。扩展哈密顿量的参数在多重散射格林函数形式框架内由第一性原理计算得到，从而可在实空间中显式表示这些参数。讨论集中于手性相互作用，即双二次和三自旋类 Dzyaloshinskii-Moriya 矢量相互作用 $\vec{\cal{D}}_{ijij}$（BDMI）与 $\vec{\cal{D}}_{ijkj}$（TDMI），以及三自旋手性相互作用（TCI）$J_{ijk}$。尽管所有参数均由自旋轨道耦合（SOC）驱动，但通过对真实材料的计算展示了它们性质上的一些差异。特别地，表明三自旋手性相互作用 $J_{ijk}$ 可能由拓扑以及 SOC 诱导，而 TDMI 仅与 SOC 相关。由于手性相互作用的大小可能相当可观，它们可在某些材料中导致非共线磁纹理的稳定化，而在忽略这些相互作用时该纹理不存在。