Revisiting spin ice physics in the ferromagnetic Ising pyrochlore <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Pr</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Sn</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:math>
Notice bibliographique
Résumé
Pyrochlore materials are characterized by their hallmark network of corner-sharing rare-earth tetrahedra, which can produce a wide array of complex magnetic ground states. Ferromagnetic Ising pyrochlores often obey the ``two-in-two-out'' spin ice rules, which can lead to a highly degenerate spin structure. Large moment systems, such as ${\mathrm{Ho}}_{2}{\mathrm{Ti}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$ and ${\mathrm{Dy}}_{2}{\mathrm{Ti}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$, tend to host a classical spin ice state with low-temperature spin freezing and emergent magnetic monopoles. Systems with smaller effective moments, such as ${\mathrm{Pr}}^{3+}$-based pyrochlores, have been proposed as excellent candidates for hosting a ``quantum spin ice'' characterized by entanglement and a slew of exotic quasiparticle excitations. However, experimental evidence for a quantum spin ice state has remained elusive. Here, we show that the low-temperature magnetic properties of ${\mathrm{Pr}}_{2}{\mathrm{Sn}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$ satisfy several important criteria for continued consideration as a quantum spin ice. We find that ${\mathrm{Pr}}_{2}{\mathrm{Sn}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$ exhibits two distinct spin-correlation time scales of $\ensuremath{\tau}\ensuremath{\ge}{10}^{\ensuremath{-}4}$ and $\ensuremath{\sim}{10}^{\ensuremath{-}10}$ s in the spin ice regime. Our comprehensive bulk characterization and neutron scattering measurements enable us to map out the magnetic field-temperature phase diagram, producing results consistent with expectations for a ferromagnetic Ising pyrochlore. We identify key hallmarks of spin ice physics and show that the application of small magnetic fields (${\ensuremath{\mu}}_{0}{H}_{c}\ensuremath{\sim}0.5$ T) suppresses the spin ice state and induces a field-polarized, ordered spin-ice phase. Together, our work clarifies the current state of ${\mathrm{Pr}}_{2}{\mathrm{Sn}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$ and encourages future studies aimed at exploring the potential for a quantum spin ice ground state in this system.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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 ».