Ising 自旋链磁体中 Co-3d 高自旋与低自旋态的可视化
强关联电子
2025-09-15 v2
摘要
三价钴氧化物化合物的性质在很大程度上受每个 Co 位点处六个 3d 电子的自旋态影响。高自旋 Co3+ 离子的轨道角动量仅被部分淬灭，通常表现出显著的各向异性，为 Ising 自旋系统提供了研究平台。然而，对其轨道态的实空间观察一直有限。在此，我们测定了 Ising 自旋链磁体 Ca3Co2O6 中的 Co-3d 自旋和轨道态，其中高自旋和低自旋态沿链交替出现。同步辐射 X 射线衍射和利用核心差分傅里叶合成 (CDFS) 方法的价电子密度 (VED) 分析，揭示了围绕两个不等价 Co 位点的明显各向异性 VED 分布。八面体 Co 位点周围的 VED 分布对应于低自旋态，而三角棱柱 Co 位点表现出仅凭晶体电场 (CEF) 无法解释的各向异性 VED。这种各向异性被一个包含 CEF、自旋轨道耦合和 onsite 3d-4p 轨道杂化的模型定量捕获，与表现出 Ising 磁性的高自旋态一致。
引用
@article{arxiv.2506.01298,
title = {Visualization of Co-3d high- and low-spin states in an Ising spin chain magnet},
author = {Kamini Gautam and Shunsuke Kitou and Yuiga Nakamura and Arvind Kumar Yogi and Dinesh Kumar Shukla and Taka-hisa Arima},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.01298},
year = {2025}
}