压力调谐的仿磁性及三体相互作用在 CsFeCl$_3$ 中的出现

我们报告了在高磁场和高压下对三角晶格量子反磁性体 CsFeCl$_3$ 的综合实验与理论研究。脉冲场磁化沿对称的 $c$ 方向在常压下显示出从非磁性基态的磁化过程，3.7 到 10.7 T 之间呈近线性增长，随后出现类台阶区域，最终在 32 T 附近发生尖锐的仿磁性相变。宽频率-场范围的电子自旋共振表明，低场段源自 $J = 1$ 能级簇，而高场仿磁性相变暗示 $J = 1$ 和 $J = 2$ 最低能态之间的能级跨越。在高压下使用贴近探测器振荡器测量的脉冲场磁化率表明，低场非磁性单极相逐渐被抑制，而高场仿磁性相转变演化为日益复杂的分数步模式。虽然低至中等场的观测可在已建立的自旋-1 描述框架内理解，但高场段需要新的视角。我们通过从泊松-施瓦茨选取的晶体场态构建的投影自旋-1/2 框架提供了这种视角。这种构建自然允许三角形分子上的三体相互作用，并解释了分数步磁化在不对称演化中的解释。我们的发现表明，具有分离且可被准入晶体能级簇的量子磁性体的高场有效自旋模型不局限于偶体耦合，而是可以自然包含奇体项，为实现场非对称的磁化过程和超越常规偶体物理的奇异相奠定了更广阔的实现途径。