Dinâmica da fase de gelo spin antiferromagnético em espinéis de pirolucita

Motivados pelo estado spin-nemático clássico observado no espinélio de pirolucita LiGa0.95In0.05Cr4O8, discutimos teoricamente a dinâmica do spin em modelos de acoplamento spin-rede nesses materiais. Simulações dinâmicas semiclassicas recuperam com sucesso as características principais dos experimentos de espalhamento inelástico de nêutrons em LiGa0.95In0.05Cr4O8: um pico amplo de energia finita acompanhado por um contínuo de espalhamento próximo do vetor de onda (200) que se estende da linha elástica até altas energias. Para interpretar este resultado, generalizamos a teoria de onda de spin linear para ímãs ordenados convencionalmente aos estados de base desordenados tipo gelo spin esperados para acoplamento moderado spin-rede, que reproduz quantitativamente os resultados da simulação numérica. Em particular, encontramos que o pico inelástico é bem explicado por modos coletivos confinados em laços ferromagnéticos da ordem nemática subjacente. Além disso, encontramos um modo agudo, que se dispersa linearmente no fator de estrutura dinâmica, que se origina em flutuações de longo comprimento de onda do diretor nemático. Acreditamos que identificar este modo será um alvo interessante para experimentos futuros nesses materiais. Também delineamos potenciais aplicações futuras de nossos métodos tanto para espinéis de pirolucita quanto para outros sistemas spin-nemáticos. Publicado pela American Physical Society 2024.