北京航空航天大学
报告摘要：
自旋系统中的阻挫会导致奇异物态的形成[1]。在具有烧绿石结构的自旋冰Dy2Ti2O7中，Ising自旋的排列服从局部“冰规则”，使得空间孤立磁单极子的数量最小化，类似于水形成的冰中的电偶极子[2]。在2D平面内，可以类似地定义排列在kagome晶格上的Ising自旋的冰规则，要求每个三角形具有单个磁单极子，导致各种独特的磁有序和激发[3, 4]。
结合低温磁性和热力学测量、单晶中子散射和蒙特卡罗(MC)模拟，我们发现了阻挫磁性金属HoAgGe作为第一个实现kagome自旋冰态的自然化合物[5]。通过中子漫散射，绘制了HoAgGe在不同温度下的自旋序行为[7]：系统首先进入伴随有磁荷涨落的部分磁有序态，区别于理论预测的磁荷有序相[3, 4]，最终进入有序磁基态。建立了准2D自旋模型，阐明其中3D XY相变普适类，同时发生时间反转对称性(TRS)破缺。更有趣的是, 发现HoAgGe的TRS破缺相存在具有一种奇特磁性响应：两个时间反演简并态可以用非线性磁化率来区分和选择，其与kagome冰规则密切相关。我们的发现不仅揭示了一类kagome自旋冰中新的对称性破缺过程，也展示了自旋阻挫体系在信息技术中的应用潜力[7]。
基态时, 沿kagome平面b轴施加磁场，系统表现出1/3，2/3和极化态等磁平台，平台上的磁矩大小随着升场和降场完全一致，但是反常霍尔效应(AHE)和纵向磁阻曲线出现了明显的回滞[6]。通过中子衍射实验，确定了磁平台上的简并态磁结构[5]，明确了连接这些准简并态的对称操作，其与HoAgGe中kagome晶格的非平凡畸变密切有关。结合模型计算，揭示了一类特殊非共线磁结构，能带结构相同，但是具有不同的AHE、线性磁电阻和轨道磁化等[6]。
参考文献：
[1] Castelnovo, C., Moessner, R. & Sondhi, S. L. Nature 451, 42–45 (2008)
[2] D. J. P. Morris et al., Science 326, 411–414 (2009 ) & T. Fennell et al., Science 326, 415–417 (2009).
[3] Möller, G., and Moessner, R. Phys. Rev. B 80, 140409 (2009)
[4] Chern, G.-W. et al. Phys. Rev. Lett. 106, 207202 (2011)
[5] Zhao, K. et al. Science 367, 1218–1223 (2020)
[6] Zhao, K. et al. Nat. Phys. 20, 442-449 (2024)
[7] Zhao, K. et al. arXiv: 2505. 22544 (2025)
报告人简介：
赵侃，北航物理学院教授、博士生导师，工信部海外青年人才。2013年中国科学院物理研究所靳常青研究员课题组取得博士学位，2013至2021年在德国哥廷根大学和奥格斯堡大学进行博士后研究，2014至2016年德国洪堡学者。围绕强关联量子磁性主题开展研究工作，以第一/通讯作者发表研究论文13篇，包括 Science 1 篇、Nature Physics 1篇、Nature Comm.1篇、Phys. Rev. B 6篇等。目前主持国家自然基金面上项目，科技部重点研发计划项目课题，北京市杰出青年科学基金。
邀请人：钱天
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