圈蒙特卡罗模拟双层六角晶格上的自旋冰模型

顶角模型是统计物理中研究自旋冰的一个有效模型，在经典和量子系统中都得到了广泛的研究。通常自旋冰的研究主要基于烧绿石三维晶格结构，并在其上观察到了磁单极和库伦液体（量子自旋冰）等新奇物态。本文受到最近实验室生长出的稳定二维水冰的启发，设计了一种可以研究二维自旋冰的顶角模型，并在具有周期边界条件的双层六角晶格上，使用圈蒙特卡罗算法研究了该模型的基本属性。通过测量磁化强度、宾得累积量等物理量验证模型的有效性，找到了包含铁磁、无序、反铁磁相的整体相图，并发现有别于传统平面顶角模型的特殊属性。除了周期边界，我们还分析了扶手椅和锯齿等开放边界的影响。本研究将有助于突破传统三维自旋冰的研究领域，为寻找和设计新的自旋冰材料提供思路。