イライラしたカイロの五角形の反強磁石bi_ {2} fe_ {4} o_ {9}の二量体物理学

磁気フラストレーションの研究分野は三角ベースの格子に支配されていますが、五角的なネットワークではエキゾチックな現象も観察できます。独特の非共線形磁気順序は、カイロ五角形格子を具体化するbi_ {2} fe_ {4} o_ {9}で安定化されることが実際に知られています。非弾性中性子散乱によって得られる磁気的に秩序化された状態にスピン波励起を提示します。彼らは、スピンのペアの局所歳差別に関連する型破りな励起状態を明らかにします。次に、磁気励起をモデル化して、フラストレーションが実際にスピン配置の起源にあるスーパーレクスチャンジの相互作用を決定します。この分析は、相互作用の階層を明らかにし、相関スピンのより少ないスピンで区切られた強く結合した二量体で構成される常磁性状態（Néel温度に近い）につながります。これにより、偏光中性子を使用して得られた磁化分布で観察されるように、2つの非等価Fe部位に関連付けられた適用された磁場に対する2種類の応答が生成されます。

The research field of magnetic frustration is dominated by triangle-based lattices but exotic phenomena can also be observed in pentagonal networks. A peculiar noncollinear magnetic order is indeed known to be stabilized in Bi_{2}Fe_{4}O_{9} materializing a Cairo pentagonal lattice. We present the spin wave excitations in the magnetically ordered state, obtained by inelastic neutron scattering. They reveal an unconventional excited state related to local precession of pairs of spins. The magnetic excitations are then modeled to determine the superexchange interactions for which the frustration is indeed at the origin of the spin arrangement. This analysis unveils a hierarchy in the interactions, leading to a paramagnetic state (close to the Néel temperature) constituted of strongly coupled dimers separated by much less correlated spins. This produces two types of response to an applied magnetic field associated with the two nonequivalent Fe sites, as observed in the magnetization distributions obtained using polarized neutrons.