共面八面体的自旋-轨道相互作用：高对称SU(4)模型的实现

本文分析了过渡金属化合物在共面MO$_6$八面体情形下轨道和自旋结构的特定特征。在此几何构型中，我们考虑了具有双重（$e_g^{\sigma}$）或三重（$t_{2g}$）轨道简并的过渡金属离子的自旋-轨道哈密顿量形式。共面八面体结构典型的三角畸变导致$t_{2g}$轨道分裂为一个$a_{1g}$单态和一个$e_g^{\pi}$双重态。对于这两个双重态（$e_g^{\sigma}$和$e_g^{\pi}$），在每个格点有一个电子或一个空穴的情况下，我们得到了一个具有海森堡型轨道和自旋相互作用以及出乎意料高对称性SU(4)的对称模型。因此，许多具有这种几何构型的实际材料可以作为检验这一有趣理论模型预测的试验场。我们还比较了MO$_6$八面体在三种典型情况下的自旋-轨道（“Kugel-Khomskii”）交换相互作用的一般趋势：共顶点、共棱边以及本文讨论的尚未被考虑过的共面情况。