随机量子磁体中的价键：理论及其在 YbMgGaO4 中的应用

我们分析了淬火无序对自旋 -1/2 量子磁体的影响，其中磁阻挫促进了局部单态的形成。我们的结果包括针对受弱键无序影响的二维价键固体的理论，以及扩展到更强无序区域的理论，我们在其中建立了与量子自旋液体的联系。我们发现，在各种晶格上，弱淬火无序对价键固体相的破坏不可避免地会导致携带自旋 -1/2 矩的拓扑缺陷成核。这将晶格重整化为具有有趣低能激发的强随机自旋网络。同样，当短程价键被更强无序钉扎时，我们发现这种假想的玻璃态对于携带自旋 -1/2 磁矩的缺陷是不稳定的，其剩余相互作用决定了最终的低温命运。受这些结果的启发，我们猜想每个统计单胞含自旋 -1/2 的无序磁体的基态存在类似 Lieb-Schultz-Mattis 的限制。这些猜想得到了一维自旋链论证的支持。我们将本研究的见解应用于 YbMgGaO$_4$ 的现象学，这是一种最近发现的三角晶格自旋 -1/2 绝缘体，曾被提议为量子自旋液体。相反，我们探索了基于当前理论的描述。理论预测了包括异常比热、热导率和动力学结构因子在内的实验特征及其在磁场中的行为，并与现有对 YbMgGaO$_4$ 及相关材料的测量结果进行了有利比较。