通过贝叶斯优化磁化曲线重访Kitaev材料中的自旋哈密顿量参数
强关联电子
2026-05-26 v1 材料科学
摘要
确定磁性化合物的自旋哈密顿量是理解其磁性特征的关键步骤。标准方法是根据晶体结构从ab initio 计算推导模型参数。然而， resulting 哈密顿量对ab initio 程序的方法细节极其敏感。这一问题在α-RuCl这种 Kitaev 材料中尤为突出。本文提出一种替代方法，通过对沿b轴和c轴方向的磁化曲线进行贝叶斯优化来确定α-RuCl的自旋哈密顿量参数。我们优化五个参数，即Kitaev 相互作用K、非对角相互作用Γ和Γ'、Heisenberg 相互作用J，以及c轴 g 因子g_c。使目标函数最小化的参数集合为(K,Γ,Γ',J,g_c)=(-6.0,7.5,-0.3,-1.75,2.3)，其中交换耦合以meV为单位。我们发现，目标函数对 Kitaev 耦合K的绝对值不敏感。因此，仅凭磁化数据无法确定其能量尺度。目标函数对Γ'和J也仅轻微依赖，而优化偏好较大的正Γ。通过计算静态自旋结构因子、磁化率和比热，我们表明这些量都偏好大Γ情形而非小g_c情形，且使目标函数最小化的参数集合与实验数据良好一致。贝叶斯优化与准低能求解器的结合提供了一种有效的方法，用于从实验数据确定自旋哈密顿量的参数。该方法为量子磁性材料的哈密顿量确定开辟了系统化之路。
引用
@article{arxiv.2605.24857,
title = {Revisiting spin Hamiltonian parameters in a Kitaev material via Bayesian optimization of magnetization curves},
author = {Takahiro Misawa and Ryo Tamura and Kazuyoshi Yoshimi and Youhei Yamaji},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.24857},
year = {2026}
}
备注
13 pages, 7 figures