Обменное взаимодействие в пирохлоровых ванадатах Lu$_{2}$V$_{2}$O$_{7}$, Y$_{2}$V$_{2}$O$_{7}$: ab initio-подход

Проведено первопринципное исследование обменного взаимодействия в ванадатах со структурой пирохлора Lu$_{2}$V$_{2}$O$_{7}$ и Y$_{2}$V$_{2}$O$_{7}$. Получены значения константы изотропного обменного взаимодействия. Расчеты проведены методом неограниченного Хартри–Фока (UHF), а также в рамках теории функционала плотности (DFT) с использованием гибридных функционалов. Показано, что для описания обменного взаимодействия в исследуемых соединениях необходимо учитывать нелокальный обмен Хартри–Фока. В модельном подходе получены картины расщепления 3$d^{1}$-уровня иона V$^{4+}$ в кристаллическом поле. Расчет проведен в приближении точечных зарядов, с учетом спин-орбитального взаимодействия. Показано, что в исследуемых соединениях не может наблюдаться состояние “орбитальной жидкости”, так как величина обменного взаимодействия много меньше расстояния по энергии между основным состоянием и первым возбужденным. Исследовано орбитальное упорядочение, построены карты спиновой плотности.