Hollandite 晶格上的非公度螺旋自旋基态

我们提出了 Hollandite 晶格上经典 Heisenberg 自旋的模型，该模型旨在描述$\alpha$-MnO$_2$及类似化合物的磁性质。该模型具有最近邻相互作用自旋，然而自旋 - 自旋相互作用的强度和符号是各向异性的，并取决于键的性质。我们的分析表明，根据自旋 - 自旋相互作用的相对强度和符号，Hollandite 晶格支持四种不同的非公度和螺旋磁基态。我们表明，非公度螺旋基态的出现是由于模型中存在的几何阻挫。我们证明了随着沿某些键的自旋 - 自旋相互作用强度的增加，四种螺旋非公度磁相中的每一种都连续连接到四种不同的共线反铁磁基态。目前的结果支持了先前实验提出的 Hollandite 化合物中存在螺旋态的观点。我们对每个螺旋相的磁形状因子进行了深入分析，并描述了如何在中子衍射实验中利用它们来识别这些相。