尖晶石氧化物AlV₂O₄中七聚体涌现的自旋单重态

我们展示了关于钒尖晶石氧化物AlV₂O₄电子态的理论结果。该材料是一个混合价态系统，平均价态为V²·⁵⁺，V阳离子构成一个阻挫的烧绿石结构。它在~ 700 K时发生结构相变，导致形成七个V位点的团簇——七聚体。我们通过明确考虑轨道自由度和电子关联来研究七聚体的电子态。我们表明，对于实际参数，由于t₂g轨道的强σ型成键态，七聚体的基态变为自旋单重态。实验中的磁化率温度依赖性可以通过七聚体中的这种单重态形成来自然理解。我们的结果表明，在AlV₂O₄中，轨道物理与稳定团簇型单重态相关，而不是先前提出的具有价态跳跃的电荷有序态。