第5族缺位尖晶石中共振空穴与分子自旋轨道耦合态之争

磁性中心的价电子结构是决定磁体特性的因素之一。它可指轨道简并，如 $j_\text{eff}=1/2$ Kitaev 磁体，或近简并，例如铜基超导体中涉及第三与第四壳层者。本文探讨第5族缺位尖晶石中磁矩的内部结构，这类迷人材料具有以四面体四聚体形式存在的多位磁单元。我们的量子化学分析揭示了一幅极为丰富的图景，远较迄今应用于所有第5族 Ga$M_4X_8$ 硫族化合物的单电子、单组态描述丰富，并厘清了 $M_4$ 四面体团簇上的基本多轨道关联：对于 V，强关联产生可用四个 V$^{4+}$V$^{3+}$V$^{3+}$V$^{3+}$ 共振价结构描述的波函数；而对于 Nb 与 Ta， dressed 分子轨道类 $j_\text{eff}=3/2$ 实体的图像更为合适。这些内部自由度很可能塑造了各体系中的振动耦合、相变与磁电性质。