理解CoNb$_2$O$_6$磁相互作用的微观起源

针对正在进行的关于CoNb$_2$O$_6$量子伊辛链磁性本质的讨论，我们提出一种基于第一性原理的分析方法，通过施加ab initio方法并加入额外建模来考虑纯密度泛函理论假设的各种缺陷。通过该方法，我们能够提取并理解在包含所有允许对称性项的条件下，磁偶极相互作用的起源，并解决CoNb$_2$O$_6$中存在的冲突模型描述。我们发现，扭绕Kitaev链和横向场致 ferromagnetic 伊辛链观点是相容的，尽管需要额外的非对角线交换才能提供完整的图景。我们表明，主导的交换相互作用是一种配体中心的交换过程——涉及 $e_g$ 电子——受到CoNb$_2$O$_6$中低对称性晶体场环境的各向异性制约，导致主导的伊辛交换，而较小的bond-dependent各向异性则来源于涉及 $t_{2g}$电子的 $d-d$ 动力交换过程。我们通过将所获得的低能模型的预测与测量的太赫兹和无穿透性中子散射谱进行比较，证明了我们方法的有效性。