从 Kitaev 到伪装 Ising 链的变换：在 CoNb$_2$O$_6$ 中的应用

多年来，CoNb$_2$O$_6$ 一直是一维 Ising 模型的范例。然而，最近的实验和理论分析对其在该材料中的适用性提出了挑战。在此之前，一种针对诸如 Co$^{2+}$ 等 3d$^7$ 系统的定制自旋模型（即 $JK\Gamma$ 模型）已经出现，其特征是包含 Heisenberg $(J)$、Kitaev $(K)$ 和 Gamma $(\Gamma)$ 相互作用。尽管这些相互作用被系统的对称性所允许，但它们在 CoNb$_2$O$_6$ 中的作用仍是个谜。我们提出了一种基于自旋-轨道耦合的 J$_{\textrm{eff}}$ = 1/2 态的微观理论，旨在阐明 Kitaev 和 Gamma 相互作用在塑造 Ising 各向异性中的角色。利用强耦合理论，我们确定了占主导地位的铁磁 Kitaev 相互作用。此外，通过将精确对角化得到的动力学结构因子与非弹性中子散射实验的结果进行比较，我们发现了一个反铁磁 $\Gamma$ 相互作用，它决定了 Ising 轴并解释了磁矩钉扎背后的机制。我们的理论表明，CoNb$_2$O$_6$ 代表了一种罕见的一维 Kitaev 链，具有显著的铁磁 Kitaev 和反铁磁 Gamma 相互作用。