Published September 29, 2020 | Version v1
Publication Open

Fragmented monopole crystal, dimer entropy, and Coulomb interactions in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Dy</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Ir</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

Creators

  • 1. Institut Néel
  • 2. Institut Laue-Langevin
  • 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 4. Diamond Light Source
  • 5. Laboratoire de Physique de l'ENS de Lyon
  • 6. École Normale Supérieure de Lyon

Description

Neutron scattering, specific heat and magnetisation measurements on both powders and single crystals reveal that Dy$_2$Ir$_2$O$_7$ realizes the fragmented monopole crystal state in which antiferromagnetic order and a Coulomb phase spin liquid co-inhabit. The measured residual entropy is that of a hard core dimer liquid, as predicted. Inclusion of Coulomb interactions allows for a quantitative description of both the thermodynamic data and the magnetisation dynamics, with the energy scale given by deconfined defects in the emergent ionic crystal. Our data reveal low energy excitations, as well as a large distribution of energy barriers down to low temperatures, while the magnetic response to an applied field suggests that domain wall pinning is important; results that call for further theoretical modelling.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يكشف تشتت النيوترونات وقياسات الحرارة والمغنطة المحددة على كل من المساحيق والبلورات المفردة أن Dy $_2 $Ir$_2 $ O $_7 $ يدرك حالة البلورة أحادية القطب المجزأة التي يتشارك فيها النظام المضاد للمغناطيسية وطور كولوم في دوران السائل. الإنتروبيا المتبقية المقاسة هي تلك الخاصة بسائل ثنائي النواة الصلبة، كما هو متوقع. يسمح تضمين تفاعلات كولوم بوصف كمي لكل من البيانات الديناميكية الحرارية وديناميكيات التمغنط، مع مقياس الطاقة الذي تعطيه العيوب غير المجهزة في البلورة الأيونية الناشئة. تكشف بياناتنا عن إثارة منخفضة للطاقة، بالإضافة إلى توزيع كبير لحواجز الطاقة وصولاً إلى درجات حرارة منخفضة، في حين أن الاستجابة المغناطيسية لحقل مطبق تشير إلى أن تثبيت جدار المجال مهم ؛ النتائج التي تدعو إلى مزيد من النمذجة النظرية.

Translated Description (English)

Neutron scattering, specific heat and magnetization measurements on both powders and single crystals reveal that Dy$_2$Ir$_2$O$_7$ realizes the fragmented monopole crystal state in which antiferromagnetic order and a Coulomb phase spin liquid co-inhabit. The measured residual entropy is that of a hard core dimer liquid, as predicted. Inclusion of Coulomb interactions allows for a quantitative description of both the thermodynamic data and the magnetisation dynamics, with the energy scale given by deconfined defects in the emergent ionic crystal. Our data reveal low energy excitations, as well as a large distribution of energy barriers down to low temperatures, while the magnetic response to an applied field suggests that domain wall pinning is important; results that call for further theoretical modelling.

Translated Description (French)

Les mesures de diffusion neutronique, de chaleur spécifique et d'aimantation sur les poudres et les monocristaux révèlent que Dy$ _ 2 $Ir$ _ 2 $O$ _ 7 $ réalise l'état cristallin monopolaire fragmenté dans lequel l'ordre antiferromagnétique et un liquide de spin en phase coulombienne cohabitent. L'entropie résiduelle mesurée est celle d'un liquide dimère à noyau dur, comme prévu. L'inclusion des interactions coulombiennes permet une description quantitative des données thermodynamiques et de la dynamique de magnétisation, avec l'échelle d'énergie donnée par les défauts déconfinés dans le cristal ionique émergent. Nos données révèlent de faibles excitations énergétiques, ainsi qu'une large distribution des barrières énergétiques jusqu'aux basses températures, tandis que la réponse magnétique à un champ appliqué suggère que l'épinglage des parois du domaine est important ; des résultats qui nécessitent une modélisation théorique plus poussée.

Translated Description (Spanish)

Las mediciones de dispersión de neutrones, calor específico y magnetización tanto en polvos como en cristales individuales revelan que Dy$_2$Ir$_2 $ O $_7$ se da cuenta del estado de cristal monopolar fragmentado en el que cohabitan el orden antiferromagnético y un líquido de espín en fase Coulomb. La entropía residual medida es la de un líquido dímero de núcleo duro, como se predijo. La inclusión de interacciones de Coulomb permite una descripción cuantitativa tanto de los datos termodinámicos como de la dinámica de magnetización, con la escala de energía dada por defectos desconfinados en el cristal iónico emergente. Nuestros datos revelan excitaciones de baja energía, así como una gran distribución de barreras de energía hasta bajas temperaturas, mientras que la respuesta magnética a un campo aplicado sugiere que la fijación de la pared de dominio es importante; resultados que requieren un modelado teórico adicional.

Files

PhysRevResearch.2.032073.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6daa7b547bf824bc5f2e172946915d97
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
بلورة أحادية القطب مجزأة، إنتروبيا دايمر، وتفاعلات كولوم في <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Dy</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Ir</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
Translated title (English)
Fragmented monopole crystal, dimer entropy, and Coulomb interactions in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Dy</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Ir</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
Translated title (French)
Cristal monopolaire fragmenté, entropie dimère et interactions de Coulomb dans <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Dy</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Ir</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
Translated title (Spanish)
Cristal monopolar fragmentado, entropía dimérica e interacciones de Coulomb en <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Dy</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Ir</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3098595580
DOI
10.1103/physrevresearch.2.032073

Is supplement to
https://openalex.org/W380945651 (Other)
https://openalex.org/W3156427864 (Other)
https://openalex.org/W2604893387 (Other)
https://openalex.org/W2068637468 (Other)
https://openalex.org/W2065910526 (Other)
https://openalex.org/W1980432487 (Other)
https://openalex.org/W1896826992 (Other)
https://openalex.org/W174440001 (Other)
https://openalex.org/W1497118260 (Other)
https://openalex.org/W137038093 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1497648466
  • https://openalex.org/W1502449431
  • https://openalex.org/W1534120083
  • https://openalex.org/W1565495982
  • https://openalex.org/W1853161095
  • https://openalex.org/W1968038649
  • https://openalex.org/W1972090289
  • https://openalex.org/W1973663126
  • https://openalex.org/W1998981899
  • https://openalex.org/W2021124774
  • https://openalex.org/W2026039351
  • https://openalex.org/W2032761876
  • https://openalex.org/W2032963188
  • https://openalex.org/W2032975648
  • https://openalex.org/W2044156532
  • https://openalex.org/W2053560991
  • https://openalex.org/W2057630926
  • https://openalex.org/W2058455341
  • https://openalex.org/W2061887469
  • https://openalex.org/W2064182988
  • https://openalex.org/W2070332972
  • https://openalex.org/W2079802615
  • https://openalex.org/W2082383067
  • https://openalex.org/W2087604409
  • https://openalex.org/W2087751421
  • https://openalex.org/W2089827145
  • https://openalex.org/W2110500572
  • https://openalex.org/W2155703937
  • https://openalex.org/W2166420133
  • https://openalex.org/W2265126976
  • https://openalex.org/W2297104360
  • https://openalex.org/W2298832726
  • https://openalex.org/W2321357754
  • https://openalex.org/W2345542636
  • https://openalex.org/W2390849557
  • https://openalex.org/W2528498956
  • https://openalex.org/W2611729624
  • https://openalex.org/W2739859396
  • https://openalex.org/W2793468910
  • https://openalex.org/W2920861756
  • https://openalex.org/W3098122766
  • https://openalex.org/W3100845067
  • https://openalex.org/W3104904760
  • https://openalex.org/W3105824838
  • https://openalex.org/W635414207