反亚磁性自旋链材料中的热传导

我们研究了一维（1D）自旋链系统中热传导问题，这些系统与三维声子及杂质弱耦合。我们考虑自旋激发快速且声子缓慢的极限，这适用于铜酸盐族化合物，如 Sr2CuO3，其中超交换 J 远大于 Debye 能量。在这种情况下，自旋激发之间的 Umklapp 散射在所有相关温度下都受到强烈抑制。我们认为，对于非非常低温度下的自旋激发，主要散射机制是“正常”（相对于 Umklapp）自旋-声子散射，其中非平衡动量从自旋子系统传递到声子，通过“声子浴”迅速进行松弛。由于自旋激发的低维性质，仅沿链方向的动量在此类散射中保持守恒。我们发现，这一效应导致自旋-声子松弛速率具有特定的动量和温度依赖性，适用于广泛的低维自旋系统。随后我们证明，自旋-声子松弛机制对低能、长波长 1D 自旋链激发不足以解释其热导率发散问题。我们进一步考虑杂质散射，这在 1D 中截断了准球形自旋激发，使热导率有限。我们的结果与 Sr2CuO3 的现有实验数据一致。利用对问题的微观见解，我们提出进一步的实验方案并预测多个量的异常杂质浓度依赖。