当相反者相斥：具有短程拓扑缺陷相互作用的自旋冰中从亚稳态到扩展手性自旋织构

我们研究了库仑自旋液体中拓扑瓶颈与能量势垒对平衡的相互作用，其中在涌现规范场下带电的缺陷之间的短程能量耦合补充了它们熵性的长程库仑相互作用。这项工作的动机是观察到在广泛几何受阻磁材料中普遍存在的记忆效应，可能包括在 Pr2Ir2O7 中观察到的自发霍尔效应。我们的模型是烧绿石晶格上的规范自旋冰模型，其中更远邻自旋耦合导致拓扑缺陷之间的最近邻相互作用，该相互作用可轻易选择为不自然或自然，即同规范电荷的缺陷之间为吸引或排斥。该模型的新颖特征如下。在施加场淬灭后，出现了丰富的动力学平衡路径，由多尺度能量势垒主导，这些势垒导致了长寿命的磁化平台。这些甚至允许“碎片化”自旋液体的亚稳态，这是一种难以捉摸的 regime，其中部分有序与自旋液体共存。或许最引人注目的是，吸引产生了缺陷团簇，其稳定性源于其破裂的能量势垒与异号电荷的邻近，以及由拓扑要求（即只能与带相反电荷的对应物一起湮灭缺陷）所产生的熵势垒的组合。这些团簇可能采取“水母”自旋织构的形式，包含同号规范电荷的排列，以六边形环为中心，带有任意长度的分支。该环承载顺时针或逆时针的磁化环形流。这种涌现的环面自由度提供了时间反演对称性破缺的可能性，并可能与在 Pr2Ir2O7 中观察到的自发霍尔效应相关。