MgV$_{2}$O$_{4}$中波矢中间区域的横声学声子反常

兼具轨道简并度的磁性尖晶石（化学式为 $AX_{2}$O$_{4}$，其中 $X$ 为 3$d$ 过渡金属离子）具有扬-泰勒活性，因而存在自旋与晶格自由度之间的耦合。在高温下，MgV$_{2}$O$_{4}$ 是基于 V$^{3+}$ 离子的立方尖晶石，其自旋 $S$=1 且具有三重简并的轨道基态。在 T$_{OO}$=63 K 时发生结构相变，进入具有四方晶胞的轨道有序相，随后在降温至 T$_{N}$=42 K 时发生反铁磁相变。我们通过对 MgV$_{2}$O$_{4}$ 单晶的中子谱学测量，揭示了在 T$_{OO}$ 处与对剪切弹性模量 $\left(C_{11}-C_{12}\right)/2$ 敏感的声学声子相关、出现在中间波矢处的反常。升温时，靠近布里渊区边界一半附近的动量转移处剪切模软化，但在区中心附近恢复。高分辨率自旋回波测量进一步表明，在此中间波矢范围内随时间展宽随温度升高而增大，表明声子寿命缩短。在相同动量转移范围内，声子频率随磁场发生细微偏移。我们在与轨道和电荷涨落耦合的背景下讨论了这一声学反常。