装饰三角晶格混合自旋(3/2, 7/2)系统的磁性与超顺磁行为：分子平均场理论揭示新型磁相变与多环磁滞现象

本研究通过分子平均场理论(MMFT)分析了装饰三角晶格中混合自旋(3/2, 7/2) Blume-Capel Ising模型的磁学特性，揭示了晶格场(DA/DB)与外加磁场(h)对超顺磁态、补偿点及多环磁滞(单/双/三环)的调控机制，为高密度存储材料设计提供了理论依据。

　　

在磁性材料研究领域，装饰晶格系统因其独特的几何构型与自旋排列方式，成为探索新型磁相变和存储特性的理想平台。当前，混合自旋系统在高温超顺磁态调控和多重磁滞行为方面存在机理不明确的问题，特别是高自旋态(如7/2)与中间自旋态(3/2)的耦合机制亟待阐明。R. Masrour团队此前通过蒙特卡洛模拟研究了方晶格系统，但对三角晶格中自旋3/2与7/2的协同效应缺乏理论解析。

为解决这一科学问题，研究人员采用分子平均场理论(MMFT)对装饰三角晶格混合自旋(3/2, 7/2) Blume-Capel Ising模型进行解析研究。该模型设定自旋3/2离子占据晶格节点，周围环绕6个自旋7/2离子，通过哈密顿量量化描述近邻交换作用(J₁=-0.5, J₂=1)、晶格场(D_A/|J₂|=8, D_B/|J<>|=-11)和外磁场(h)的协同效应。研究首次发现该系统在特定参数下可同时呈现补偿点、一级/二级相变和超顺磁态，并观测到单环、双环及三环磁滞的罕见现象。

关键技术方法包括：1) 建立混合自旋(3/2, 7/2) Blume-Capel Ising模型的哈密顿量；2) 采用分子平均场近似求解自旋期待值；3) 通过自洽方程计算不同(D_A, D_B, h)组合下的磁化强度；4) 分析温度-晶格场相图与磁滞回线特征。

研究结果

The proposed model
构建的哈密顿量包含五项关键相互作用：自旋A-B间反铁磁耦合(J₁)、自旋B-B间铁磁耦合(J₂)、晶格场对自旋平方项的约束(D_A, D_B)，以及外磁场(h)对总磁矩的线性作用。理论推导显示，当D_A/D_B取特定比值时，系统出现自旋冻结现象。

Results and discussion
在固定J₁/J₂条件下：1) 当D_A>0且D_B<0时，系统在临界温度T_c以下呈现两个补偿点；2) 调节h值可诱导磁滞回线从单环向三环转变，证实存在多稳态存储特性；3) 在D_B/|J₂|=-11区域观察到零净磁矩的超顺磁态，源于Gd³⁺(7/2)与Cr³⁺(3/2)磁矩的反平行抵消。

Conclusions
该研究通过解析求解揭示：1) 装饰三角晶格混合自旋系统可通过调节(D_A, D_B)实现超顺磁态与铁磁态的可控转换；2) 多环磁滞行为表明该系统具有高密度信息编码潜力；3) 发现的补偿点特性为设计温度稳定型磁存储器件提供了新思路。研究结果发表于《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》，对理解[Cr(CN)₄(μ-CN)₂Gd(H₂O)₄(bpy)]_n等分子磁体的宏观行为具有指导意义。