高自旋 Kitaev 模型的微观机制

自旋 S=$\frac{1}{2}$ 的 Kitaev 蜂窝模型已引起显著关注，因为涌现的候选材料为检验非阿贝尔任意子提供了平台。高自旋的 Kitaev 模型也在理论上被研究，因为它可能提供通向量子自旋液体的另一条路径。然而，在固态材料中实现高自旋 Kitaev 模型的微观途径尚未被严格推导。在此我们提出二维边共享八面体系统中自旋 S=1 的 Kitaev 相互作用理论。关键要素是阴离子中的强自旋轨道耦合与过渡金属阳离子中的强洪德耦合。S=1 的 Kitaev 与铁磁海森堡相互作用由超交换路径产生。考虑到直接交换路径带来的反铁磁海森堡项，Kitaev 相互作用主导了 S=1 系统的物理。利用精确对角化技术，我们展示了在存在海森堡相互作用时 S=1 自旋液体的有限区域。我们提出了候选材料，并讨论了向更高自旋的推广。