Forschung: Cluster-Spinglas-Phase in ungeordneten Pyrochlor-XY-Antiferromagne­ten

Magnetische Materialien mit Pyrochlor-Gitterstruktur repräsentieren eine der interessantesten Familien frustrierter Magnete. Eine Vielzahl neuer Phasen sind hier erforscht worden, beispielsweise Spin-Eis, Quantenspinflüssigkeiten und von "Ordnung-durch-Unordnung" getriebene Antiferromagnete. Wir haben den Einfluss von eingefrorener Unordung, d.h. von inhomogenen Austauschkopplungen oder magnetischen Fehlstellen, für die spezielle Klasse von Pyrochlor-XY-Antiferromagneten theoretisch untersucht. Hier wird für reine Systeme ein geordneter Zustand aus einer klassisch entarteten Manigfaltigkeit von Zuständen mittels "Ordnung-durch-Unordnung" ausgewählt. In Anwesenheit von Defekten können dagegen lokal verschiedene Ordnungen realisiert werden. Wir haben mittels analytischer Überlegungen und Monte-Carlo-Simulationen gezeigt, dass langreichweitige magnetische Ordnung jenseits einer kritischen Konzentration von Defekten durch die Effekte zufälliger Spin-Anisotropien zerstört wird. Der resultierende Zustand ist ein Cluster-Spinglas mit partiell geordneten Domänen, in Übereinstimmung mit einer Reihe experimenteller Beobachtungen. Unsere Analyse etabliert einen allgemeinen Mechanismus für Spinglas-Verhalten in Magneten mit starker Spin-Bahn-Kopplung.

E. C. Andrade, J. A. Hoyos, S. Rachel, M. Vojta,
Cluster-Glass Phase in Pyrochlore XY Antiferromagnets with Quenched Disorder,
Phys Rev. Lett. 120, 097204 (2018) (arXiv)