XY magnetism, Kitaev exchange, and long-range frustration in the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>eff</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math> honeycomb cobaltates
Notice bibliographique
Résumé
The quest for Kitaev quantum spin liquids has led to great interest in honeycomb quantum magnets with strong spin-orbit coupling. It has been recently proposed that even Mott insulators with $3d$ transition-metal ions, having nominally weak spin-orbit coupling, can realize such exotic physics. Motivated by this, we study the rhombohedral honeycomb cobaltates ${\mathrm{CoTiO}}_{3},$ ${\mathrm{BaCo}}_{2}{({\mathrm{PO}}_{4})}_{2}$, and ${\mathrm{BaCo}}_{2}{({\mathrm{AsO}}_{4})}_{2}$, using ab initio density-functional theory, which takes into account realistic crystal-field distortions and chemical information, in conjunction with exact diagonalization numerics. We show that these ${\mathrm{Co}}^{2+}$ magnets host ${J}_{\mathrm{eff}}=1/2$ local moments with highly anisotropic $g$ factors, and we extract their full spin Hamiltonians including longer-range and anisotropic exchange couplings. For ${\mathrm{CoTiO}}_{3}$, we find a nearest-neighbor easy-plane ferromagnetic $XXZ$ model with additional bond-dependent anisotropies and interlayer exchange, which supports three-dimensional Dirac nodal line magnons. In contrast, for ${\mathrm{BaCo}}_{2}{({\mathrm{PO}}_{4})}_{2}$ and ${\mathrm{BaCo}}_{2}{({\mathrm{AsO}}_{4})}_{2}$, we find a strongly suppressed interlayer coupling, and significant frustration from additional third-neighbor antiferromagnetic exchange mediated by P or As. Such bond-anisotropic ${J}_{1}\text{\ensuremath{-}}{J}_{3}$ spin models can support collinear zigzag or coplanar spiral ground states. We discuss their dynamical spin correlations which reveal a gapped Goldstone mode and argue that the effective parameters of the pseudospin-$1/2$ models in these two materials may be strongly renormalized by coupling to a low-energy spin exciton. Our results call for reexamining proposals for realizing Kitaev spin liquids in the honeycomb cobaltates.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».