利用电容转矩磁强计研究自旋冰中的单极子磁化学势

自旋冰系统中的单离子各向异性和磁相互作用产生非共线自旋织构,如 Pauling 态和磁单极子。有效自旋关联强度($J_{eff}$)决定了不同自旋冰态的相对能量。通过本工作,我们展示了电容转矩磁强计在表征与单极子形成相关的磁化学势方面的能力。我们构建了 Ho$_2$Ti$_2$O$_7$ 的磁相图,并表明磁化学势依赖于参与跃迁的自旋子格($\alpha$ 或 $\beta$),即 Pauling 态。使用偶极自旋冰哈密顿量的蒙特卡洛模拟支持我们关于子格依赖磁化学势的发现,但该模型低估了 $\beta$ 子格的 $J_{eff}$。包含次近邻相互作用($J_2$)的附加模拟表明,哈密顿量中需要长程交换项来描述测量。这表明转矩磁强计为 $J_{eff}$ 及贡献于它的自旋-自旋相互作用提供了灵敏的检验。