人工胶体开罗冰中的冰规则破缺与受阻挫反铁环磁性

我们结合实验与数值模拟，研究开罗几何下人工胶体冰中的低能态与拓扑缺陷的出现。此类几何的特征在于混合配位数（$z$），同时存在 $z=3$ 与 $z=4$ 顶点。我们利用光镊将场可调谐的顺磁胶体粒子以一一填充方式限域于地形双阱晶格中，实现了该粒子冰。通过外加磁场增强相互作用强度，我们发现冰规则发生破缺，$z=4$ 顶点处累积电荷 $q=+2$ 的正单极子，并被 $z=3$ 顶点处的负单极子（$q=-1$）所屏蔽。所得的强耦合态仍保持无序。进一步，通过对每个五边形元胞的平均手性分析，我们发现该几何的无序系综具有高度简并性，并对应于一种受阻挫的反铁环磁态。