Ca$_{10}$Cr$_7$O$_{28}$ 中存在多少种自旋液体？

寻找物质的新奇相是现代物理学的核心主题之一，其中一些最引人入胜的例子来自具有竞争性或“受阻挫”相互作用的磁体中所发现的自旋液体。Ca$_{10}$Cr$_7$O$_{28}$ 是一种具有双层呼吸式-kagome 晶格的新型自旋-$1/2$ 磁体，其性质不同于任何已知自旋液体。然而，由于其复杂的阻挫，理解 Ca$_{10}$Cr$_7$O$_{28}$ 是一项重大挑战。在此，我们利用大规模分子动力学模拟探究 Ca$_{10}$Cr$_7$O$_{28}$ 中自旋液体行为的起源。我们揭示了不同时间尺度上定性不同的行为，并论证 Ca$_{10}$Cr$_7$O$_{28}$ 的基态源于缓慢涨落的“螺旋自旋液体”，而更快的涨落则呼应了 kagome 反铁磁体中的 U(1) 自旋液体。这些结果为 Ca$_{10}$Cr$_7$O$_{28}$ 中的自旋液体行为提供了具体情形，并凸显了自旋液体存在于多个时间尺度的可能性。