人工矩形自旋冰中磁单极子的从禁闭到解禁闭

我们研究了一个由偶极子组成的受挫二维阵列，形成一个人工矩形自旋冰，其水平和垂直晶格参数分别为 $a$ 和 $b$。我们表明，通过适当选择比率 $\gamma \equiv a/b$，可以稳定自旋冰态。我们的结果表明，当 $\gamma \approx \sqrt{3}$ 时，即当岛的中心形成三角晶格时，基态变得简并。因此，虽然对于一般的矩形晶格（包括正方形晶格这一特例），磁荷（单极子）是由能量弦连接的激发态，但对于具有 $\gamma \approx \sqrt{3}$ 的特殊矩形晶格，它们实际上可以自由移动。此外，我们的结果表明，对于 $\gamma > \sqrt{3}$，系统具有高度各向异性，以至于即使在此范围超出自旋冰态，弦张力沿阵列的特定方向也几乎消失。我们还讨论了系统的基态跃迁和一些热力学性质。