几何约束诱导的自旋冰中的拓扑相变
统计力学
2026-04-30 v1
摘要
我们研究受磁场沿全局 [111] 和 [110] 方向施加的最近邻自旋冰模型，关注样品几何在稳定拓扑相变中的作用。尽管对于这种场向不期望出现卡斯特莱恩相变，但我们表明限制横向尺寸会质变行为。对于沿场方向拉长且横截面积有限的样品，洛伦兹-金氏约束对能够跨越系统的弦激发数目进行量化。因此，磁化随着成功进入各个弦的次数而经历离散相变序列。利用蒙特卡洛模拟，我们证明每一次相变都伴随着磁化的尖锐步骤和比热、磁化率峰的出现，其幅度随系统长度线性增长。我们通过基于在降低维度系统上的熵-能平衡的解析处理，推导了每个拓扑子域相关的临界场。对于各向同性极限，这些相变合并为平滑的十字迹，但对于各向异性样品，它们保持清晰分辨，说明有限几何如何稳定 frustrated 磁体中的拓扑相变的非常规机制。
引用
@article{arxiv.2604.26125,
title = {Topological transitions in spin-ice induced by geometrical constraints},
author = {R. A. Borzi and E. S. Loscar and S. A. Grigera},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.26125},
year = {2026}
}