（a） 由 Mn 原子形成的三角形晶格，具有面内交换相互作用（J1 和 J2）和面间交换相互作用（Jc1 和 Jc2）。当 xMn=1/3 时，三角形晶格可以是完美的三角形，其中 J1=J2 和 Jc1=Jc2。（b） P63cm 对称下的六个不可约表示，其中 Γ1 到 Γ4 是不可约的一维表示，而 Γ5 和 Γ6 是不可约的二维表示。（c） 使用 Γ5 （P63） 和 Γ6 （P6′3） 的例子进行平面之间的相互作用。学分：物理评论 B （2024）。DOI： 10.1103/PhysRevB.110.134444

来自 ANSTO 等大型国际团队的研究人员使用各种中子散射技术研究了两种独特的 2D 三角形晶格反铁磁材料 （2D-TLHAF） 的磁特性。

正在探索用于高级计算机的多铁材料。它们的量子特性使其适用于未来的计算应用，因为它们可以更有效地管理和处理大量信息。

此外，2D 磁体的独特特性，例如柔韧性和可堆叠性，即控制量子器件或材料层以创建更高效系统的能力，在磁性和自旋电子学中也有应用。

材料，六边形 h-Lu0.3Y0.7氧化锰3和 h-Lu0.47Sc （英语）0.53铁3是一种受挫反铁磁体，这意味着由于晶格的三角形排列，材料中原子的自旋不能全部对齐，从而使它们的能量最小化。

该材料的主要作者、仪器科学家 Shinichiro Yano 博士表示，这些材料表现出迷人而复杂的磁行为，而传统的中子散射技术很难研究这些行为。

它们独特的磁性和非平凡的量子效应可以通过冷三轴光谱仪 Sikawith（澳大利亚中子散射中心的极化中子和其他中子仪器装置）进行观察和测量。

这项发表在《物理评论B》上的研究报告了两种不可约的表示来描述它们的磁性结构。

“这些数学概念帮助我们了解这些材料中原子的磁矩（自旋）是如何排列的，以及它们是如何相互作用的，”作者说。

氦-3 极化仪器科学家 Andrew Manning 博士说：“极化中子散射表明，准确描述 2D-TLHAF 的磁性结构需要使用两个不可约表示，而不是依赖于在仅使用一个不可约表示时系统经历自旋重新取向的假设。

仪器科学家 Chin-Wei Wang 博士说：“如果我们使用两个不可约的表示来描述这些磁性结构，那么这些化合物中报告的自旋重新取向并不像以前声称的那么剧烈。

该研究还研究了基于这些磁性结构的两种材料的自旋波色散。自旋波是磁性材料有序的传播干扰。

该研究还提供了一种材料 h-Lu 中存在面间相互作用的证据0.3Y0.7氧化锰3，而另一个 h-Lu 中没有0.47Sc （英语）0.53铁3.

“面间相互作用被认为是理解自旋重新定向的关键。然而，正如论文所示，我们研究的其中一种材料不存在面间相互作用，“Yano 博士说。

这些发现还为自旋重新取向的磁性和该 2D-TLHAF 系统的多铁性来源提供了新的见解。

“尽管这两种材料在晶体和磁性结构方面相似，但多铁性的来源和自旋重新取向的来源可能不同，”Yano 博士说。

更多信息：S. Yano et al， 二维三角晶格海森堡反铁磁体 h−（Lu，Y）MnO 的自旋重新取向和面间相互作用3和 h−（Lu，Sc）FeO3，物理评论 B（2024 年）。DOI： 10.1103/PhysRevB.110.134444

期刊信息： Physical Review B