块体无限层镍酸盐中织构化自旋单态的有序化猜想

具有 $d^8$ Ni 离子和特殊磁化率 $\chi(T)$ 的无限层结构镍酸盐 Ba$_2$NiO$_2$(AgSe)$_2$（BNOAS）被相关密度泛函方法研究。计算的首要特征是违背洪德规则并伴随完全但非常规的自旋-轨道极化，导致出乎意料的低自旋 $^1B_1$“非对角单态”（ODS），其由补偿性的 $d_{x^2-y^2}^{\uparrow}$ 与 $d_{z^2}^{\downarrow}$ 自旋的内部轨道结构织构而成。这一非常规构型能量低于常规高自旋或低自旋替代方案。在临界 Ni-O 间距 $d_c^{Ni-O}=$2.03 \AA 处获得电子相变，高于此值 Ni 在方平面 NiO$_2$ 化合物中变为磁性。我们提出在 $T_{m}$=130 K 时 $\chi(T)$ 中无任何居里-外斯背景（无磁矩）的磁重构特征的情景，其援引了主要为该广义 Kondo 单态的 Ni $d^8$ 基元的有序化。该系统的底层物理由 Kondo 筛模型（二维 Kondo 项链）刻画：每个格点上有“Kondo” $d_{z^2}$ 自旋，耦合到一个 $d_{x^2-y^2}$ 自旋，而后者自身与层内相邻同类自旋强耦合。观测到的磁有序将 BNOAS 置于 Kondo 筛模型的量子临界点之下，实现了此前未报道的长程有序近单态弱反铁磁相。我们提出电子掺杂实验，可驱动系统趋向 $d^{9-\delta}$ 构型及可能的超导，类似于近期报道的在 73 K 超导的 Ba$_2$CuO$_{3.2}$。