在量子自旋冰候选材料 Ce$_2$Sn$_2$O$_7$ 中观测到偶极自旋冰类关联

Bo Yuan; M. Powell; X. Liu; J. Ni; E. M. Smith; F. Ye; J. Dudemaine; A. D. Bianchi; J. W. Kolis; B. D. Gaulin

在量子自旋冰候选材料 Ce$_2$Sn$_2$O$_7$ 中观测到偶极自旋冰类关联

强关联电子 2026-01-29 v1

作者: Bo Yuan , M. Powell , X. Liu , J. Ni , E. M. Smith , F. Ye , J. Dudemaine , A. D. Bianchi , J. W. Kolis , B. D. Gaulin

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摘要

Ce $_2$ X $_2$ O $_7$ (X=Sn, Hf, Zr) 立方烧绿石家族已成为最有前景的量子自旋冰候选材料类别之一。然而，由于样品质量参差不齐，以及因 Ce $^{3+}$ 磁偶极矩小导致现有中子数据信噪比差，理解其微观交换哈密顿量和自旋关联一直受到阻碍。在这项工作中，我们克服了这些挑战，并报告了来自水热生长的 Ce $_2$ Sn $_2$ O $_7$ （迄今为止 Ce $_2$ X $_2$ O $_7$ 家族中获得的质量最高的晶体）的单晶漫散射中子散射数据。与在 Ce $_2$ Hf $_2$ O $_7$ 和 Ce $_2$ Zr $_2$ O $_7$ 中观察到的宽漫散射相反，我们发现 Ce $_2$ Sn $_2$ O $_7$ 的漫散射具有高度结构，在布里渊区边界处具有强强度。观察到的 $\mathbf{Q}$ 依赖性与常用于 Ce $_2$ X $_2$ O $_7$ 的最近邻 XYZ 模型的预测不符，但与在经典偶极自旋冰中观察到的漫散射惊人地相似。我们的研究强调了更远邻相互作用在决定 Ce-烧绿石低能物理中的重要性，并呼吁修订当前的理论框架以纳入其影响。

关键词

量子自旋冰偶极自旋冰 Ce2Sn2O7 漫散射中子散射烧绿石自旋关联

引用

@article{arxiv.2601.20766,
  title  = {Observation of Dipolar Spin-ice--like Correlations in the Quantum Spin Ice Candidate Ce$_2$Sn$_2$O$_7$},
  author = {Bo Yuan and M. Powell and X. Liu and J. Ni and E. M. Smith and F. Ye and J. Dudemaine and A. D. Bianchi and J. W. Kolis and B. D. Gaulin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2601.20766},
  year   = {2026}
}

备注

Supplemental materials including experimental details and additional neutron scattering data are available upon request

在量子自旋冰候选材料 Ce$_2$Sn$_2$O$_7$ 中观测到偶极自旋冰类关联

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关键词

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