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Enregistrement W4386216618 · doi:10.1103/physrevb.108.054438

Quantum spin ice response to a magnetic field in the dipole-octupole pyrochlore <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Ce</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Zr</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

2023· article· lv· W4386216618 sur OpenAlexafffund
E. M. Smith, J. Dudemaine, Benedikt Placke, Robin Schäfer, D. R. Yahne, T. DeLazzer, A. Fitterman, J. Beare, Jonathan Gaudet, C. R. C. Buhariwalla, A. Podlesnyak, Guangyong Xu, J. P. Clancy, R. Movshovich, G. M. Luke, Kate A. Ross, Roderich Moessner, Owen Benton, A. Bianchi, B. D. Gaulin

Notice bibliographique

RevuePhysical review. B./Physical review. B · 2023
Typearticle
Languelv
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAdvanced Condensed Matter Physics
Établissements canadiensUniversité de MontréalRegroupement Québécois sur les Matériaux de PointeMcMaster UniversityCanadian Institute for Advanced ResearchBrockhouse Institute for Materials Research
Organismes subventionnairesNIST Center for Neutron ResearchMcMaster UniversityNational Institute of Standards and TechnologyDivision of Materials ResearchOffice of ScienceAir Force Office of Scientific ResearchU.S. Department of EnergyU.S. Department of CommerceDeutsche ForschungsgemeinschaftNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaOak Ridge National LaboratoryColorado State University
Mots-clésPhysicsPyrochloreSpin iceCondensed matter physicsAntiferromagnetismInelastic neutron scatteringSpin (aerodynamics)Mott insulatorDipoleHeat capacityCrystallographyNeutronNeutron scatteringQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The pyrochlore magnet ${\mathrm{Ce}}_{2}{\mathrm{Zr}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$ has attracted much attention as a quantum spin ice candidate whose novelty derives in part from the dipolar-octupolar nature of the ${\mathrm{Ce}}^{3+}$ pseudospin-1/2 degrees of freedom it possesses. We report heat capacity measurements on single crystal samples of ${\mathrm{Ce}}_{2}{\mathrm{Zr}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$ down to $T\ensuremath{\sim}0.1\phantom{\rule{4pt}{0ex}}\mathrm{K}$ in a magnetic field along the $[1,\overline{1},0]$ direction. These measurements show that the broad hump in the zero-field heat capacity moves higher in temperature with increasing field strength and is split into two separate humps by the $[1,\overline{1},0]$ magnetic field at $\ensuremath{\sim}2\phantom{\rule{0.28em}{0ex}}\mathrm{T}$. These separate features are due to the decomposition of the pyrochlore lattice into effectively decoupled chains for fields in this direction: One set of chains ($\ensuremath{\alpha}$ chains) is polarized by the field while the other ($\ensuremath{\beta}$ chains) remains free. This situation is similar to that observed in the classical spin ices ${\mathrm{Ho}}_{2}{\mathrm{Ti}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$ and ${\mathrm{Dy}}_{2}{\mathrm{Ti}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$, but with the twist that here the strong transverse exchange interactions produce substantial quantum effects. Our theoretical modeling suggests that the $\ensuremath{\beta}$ chains are close to a critical state, with nearly-gapless excitations. We also report elastic and inelastic neutron scattering measurements on single crystal ${\mathrm{Ce}}_{2}{\mathrm{Zr}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$ in $[1,\overline{1},0]$ and $[0,0,1]$ magnetic fields at temperatures down to $T=0.03\phantom{\rule{0.28em}{0ex}}\mathrm{K}$. The elastic scattering behaves consistently with the formation of independent chains for a $[1,\overline{1},0]$ field, while the $[0,0,1]$ field produces a single field-induced elastic magnetic Bragg peak at $(0,2,0)$ and equivalent wavevectors, indicating a polarized spin ice state for fields above $\ensuremath{\sim}3\phantom{\rule{4pt}{0ex}}\mathrm{T}$. For both $[1,\overline{1},0]$ and $[0,0,1]$ magnetic fields, our inelastic neutron scattering results show an approximately-dispersionless continuum of scattering that increases in both energy and intensity with increasing field strength. By modeling the complete set of experimental data using numerical linked cluster and semiclassical molecular dynamics calculations, we demonstrate the dominantly multipolar nature of the exchange interactions in ${\mathrm{Ce}}_{2}{\mathrm{Zr}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$ and the smallness of the parameter $\ensuremath{\theta}$, which controls the mixing between dipolar and octupolar degrees of freedom. These results support previous estimates of the microscopic exchange parameters and place strong constraints on the theoretical description of this prominent spin ice candidate.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Études des sciences et des technologies, Communication savante, Science ouverte, Intégrité de la recherche, Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesMéta-épidémiologie (sens strict), Études des sciences et des technologies, Intégrité de la recherche, Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,912
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0030,005
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,006
Bibliométrie0,0010,005
Études des sciences et des technologies0,0030,003
Communication savante0,0030,003
Science ouverte0,0070,006
Intégrité de la recherche0,0030,005
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,4250,015

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.

Tête enseignante Opus0,018
Tête enseignante GPT0,285
Écart entre enseignants0,267 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations20
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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