Samlede nærmeste- (venstre) og næste-nærmeste- (højre) nabokoblinger som en funktion af screenede Coulomb-interaktionsintegraler krystalfeltopdeling. Kredit:Zhu Damei
For nylig, et forskerhold identificerede to mulige magnetiske interaktionsbilleder i Sr 2 IrO 4 , hvilket markerede et nyt fremskridt i den magnetiske superudvekslingskoblingsundersøgelse i Sr 2 IrO 4 5d associativt system.
Holdet blev ledet af Dr. Zhang Guoren fra Institute of solid State Physics (ISSP), Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), det kinesiske videnskabsakademi, i samarbejde med forskere fra Jülich Research Centre, Tyskland.
"Vi studerede de magnetiske koblinger i Sr 2 IrO 4 i det Mott-isolerende billede ved at kæmme forskellige teorier," sagde Zhang Guoren, "og identificerede to mulige scenarier for dem."
De studerede de magnetiske vekselvirkninger i stærk-til-mellem koblingsregimet. Superexchange-pseudospin-tensorerne blev beregnet op til fjerde orden, og deres afhængighed af de screenede Coulomb-interaktionsintegraler U og J og krystalfeltopdeling blev analyseret. På grund af terminsaflysninger, den eksperimentelle nærmeste-nabo-kobling er rimeligt godt gengivet for en lang række realistiske værdier.
De identificerede et fænomen. Den stigende Hunds regelkobling J kunne føre til store fjerdeordens bidrag. Det er grunden til, at den ferromagnetiske kobling, der er nærmest-nærmeste, udvindes fra spin-bølge-spredningen.
Dette regime er karakteriseret ved en betydelig ringudveksling K. For (U, J) værdier, der giver en Mott-isolator med en halvfyldt jeff =1/2-tilstand, men fjerdeordens termer forbliver mindre, selvom afstanden er lille.
"De elektroniske egenskaber hos Sr 2 IrO 4 og La 2 CuO 4 er ens, " sagde Zhang, "så det kan hjælpe os med at forstå mekanismen for superledning i dopet La 2 CuO 4 ."
Dette arbejde kunne også kaste lys over den korrekte modellering for andre systemer, såsom dobbeltlaget Sr 3 Ir 2 O 7.
De relevante resultater blev offentliggjort i Fysisk gennemgang B .