八极量子自旋液体候选材料中的磁场效应
强关联电子
2022-09-27 v1
摘要
量子自旋液体(QSL)是一种由受挫磁偶极相互作用引起的、量子力学纠缠自旋的无序态。然而，某些烧绿石磁体中的QSL也可源于受挫磁八极相互作用。尽管偶极与八极相互作用驱动的QSL的关键特征均来自自旋量子数分数的自旋激发连续谱(自旋子)的存在，但外磁场诱导的铁磁序会在偶极QSL中将自旋子转变为常规自旋波。相比之下，在八极QSL中，自旋波携带的八极矩在最低阶不与外磁场或中子磁矩耦合，但会贡献于热容的磁场依赖性。本文利用中子散射表明，对八极QSL候选材料Ce2Zr2O7施加大外磁场，通过将自旋子凝聚为静态铁磁有序态而诱导出Anderson-Higgs转变，该态具有对中子不可见但贡献于热容的八极自旋波。我们的理论计算也为Ce2Sn2O7烧绿石中大波矢处八极散射的存在及其在Ce2Zr2O7中的缺失提供了微观的定性理解。因此，我们的结果将Ce2Zr2O7确定为强八极U(1) QSL候选材料，并确立受挫磁八极相互作用是Ce基烧绿石磁体中QSL性质的成因。
引用
@article{arxiv.2209.04590,
title = {Magnetic field effects in an octupolar quantum spin liquid candidate},
author = {Bin Gao and Tong Chen and Han Yan and Chunruo Duan and Chien-Lung Huang and Xu Ping Yao and Feng Ye and Christian Balz and J. Ross Stewart and Kenji Nakajima and Seiko Ohira-Kawamura and Guangyong Xu and Xianghan Xu and Sang-Wook Cheong and Emilia Morosan and Andriy H. Nevidomskyy and Gang Chen and Pengcheng Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.04590},
year = {2022}
}