压力调谐的 brochantite 中的自旋链

通过高压单晶X射线衍射结合热力学测量和密度泛函计算，我们揭示了 mineral brochantite（Cu$_4$SO$_4$(OH)$_6$）的微观磁模型及其在压缩下的演化规律。抗磁性自旋链形成于较长的 Cu--Cu 距离和 brochantite 结构层内结构链之间较大的 Cu--O--Cu 键角之间，具有有效的内链耦合 $J\simeq 100$\,K。这些锯齿形自旋链还通过第二个邻居之间的铁磁耦合 $J_2$ 得到稳定化，并受到数个抗磁耦合的中度失稳所影响，这些失稳在材料的 Néel 温度降低中体现出来。brochantite 结构的压力调谐保持其单斜对称性不变，并导致抗磁 $J$ 以 3.2\,K/GPa 的速率增长，尽管这一趋势主要是由于增强的铁磁耦合 $J_2$ 所致。我们的结果表明，brochantite 及其他层状 Cu$^{2+}$ 矿物中磁耦合的性质受其结构链沿方向格点位移大小以及层状结构波动程度的控制。