Sr$_2$IrO$_4$的磁化密度分布：偏离局域$j_\text{eff}=1/2$图像

$5d$铱氧化物因强自旋轨道耦合驱动新量子态的潜力而备受关注。锶铱酸盐Sr$_2$IrO$_4$尤其成为焦点，因为其所谓的$j_\text{eff}=1/2$态由三个局域$t_{2g}$轨道的量子叠加构成，在其最简版本中——轨道占据近乎相等——稳定了非常规Mott绝缘态。在此，我们报道了在4~K、高达5~T磁场下通过极化中子衍射测量的各向异性且非球形的磁化密度分布，其即使考虑畸变引起的轨道占据等权重偏离，也强烈偏离局域\jeffHalf图像。一旦通过最大熵法和多极展开模型精修重建，磁化密度显示出沿结晶四方轴的正四瓣十字形，且具有大的空间延展，表明$xy$轨道贡献占主导。其与超导铜氧化物系统的类比可能因此弱于通常所认为的。