在原型磁性系统中探寻手性多格点相互作用

原子自旋模型通过识别相关的底层磁相互作用，在解决磁性材料性质方面取得了巨大成功。磁性斯格明子和其他非共线磁结构领域的巨大发展很大程度上归功于我们对的手性Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的理解。最近，各种工作提出了新型手性相互作用，形式看似不同，但总体图景仍缺失。在此，我们提出包含各向同性和手性多格点相互作用的广义自旋模型的系统构造。其动机来自一个包含局域自旋矩和自旋轨道相互作用的微观模型，并确立了它们的对称性性质。我们表明手性相互作用仅由自旋轨道相互作用产生，且多格点相互作用不必遵循Moriya规则，不同于Dzyaloshinskii-Moriya和手性双二次相互作用。手性多格点相互作用不因反演对称而消失，并遵从广义Moriya规则：若相互作用连接的所有格点均位于同一镜面内，则手性相互作用矢量必须垂直于该平面。然后我们用原型磁性体系的密度泛函理论计算阐明我们的理论考虑。这些体系为构建在Re(0001)、Pt(111)和Au(111)表面上的Cr、Mn、Fe和Co吸附原子三角三聚体（适用$C_\mathrm{3v}$对称性），以及Pt(001)上具$C_\mathrm{4v}$对称性的Cr和Fe方形四聚体。多格点相互作用量级可观，在比较不同磁结构能量时不可忽略。最后，我们结合我们的发现讨论近期文献，并澄清若干不清楚或混淆之处。