官方微信
友情鏈接

九五至尊娱乐棋牌等在Kagome量子自旋液體分數化自旋激發研究方面取得重要進展

2021-05-26

    量子自旋液体是一种新的物质形态,可以用拓扑序的长程多体纠缠来描述。量子自旋液体在近年来备受关注,这不仅由于它在高温超导机制和量子计算中的广大应用背景,更源于其背后深刻的物理机制。自旋1/2Kagome晶格反鐵磁體系具有強烈的幾何阻挫和量子漲落,是可能存在量子自旋液體的典型模型。ZnCu3(OH)6Cl2是第一個備受關注的kagome量子自旋液體體系,前期研究已表明該體系在遠低于居裏-外斯溫度下都無法實現長程有序,且通過中子散射技術可探測到磁激發連續譜,是分數化自旋激發的典型特征。過去十多年大部分Kagome量子自旋液體的研究均集中在該體系。但近期X射線衍射和二次諧波研究都發現該體系在低溫時存在晶格畸變,並非完美Kagome晶格,因此尋求理想Kagome晶格量子自旋液體並從實驗上確定量子自旋液體基態是目前凝聚態物理的重要問題之一。這時另一Kagome量子阻挫體系Cu3Zn(OH)6FBr的成功制備引起了關注。相應的粉末樣品在溫度降到低于居裏-外斯溫度四個數量級的0.02 K下時尚未探測到長程磁有序現象。但僅從長程磁有序的缺失來判定量子自旋液體的存在是遠遠不夠的,更直接的光譜學證據是分數化自旋激發—即自旋子的激發,但由于單晶Cu3Zn(OH)6FBr難以制備,到目前尚未有相關的光譜學研究。

拉曼散射是利用激光與材料相互作用産生的非彈性散射光來研究元激發的光譜技術,它不僅可以用來探測聲子的散射,還可用于研究各種磁激發,如Kagome反鐵磁有序體系中的自旋波(即磁振子激發)和Kagome量子自旋液體中退禁閉自旋子激發等。通過直接比較具有相似晶格結構的Kagome反鐵磁有序和Kagome量子自旋液體體系中的磁激發拉曼光譜對揭示退禁閉自旋子激發和尋找理想Kagome量子自旋液體具有重大意義。

最近,九五至尊娱乐棋牌譚平恒研究組與南方科技大學的梅佳偉教授研究組合作,利用超低頻和偏振拉曼光譜技術深入研究了梅佳偉教授研究組所生長的單晶 Cu3Zn(OH)6FBr的晶格結構和磁激發特性,爲揭示量子自旋液體的自旋子激發提供了充分的證據。研究發現Cu3Zn(OH)6FBr的晶格在4 K-300 K下沒有發生畸變,且存在E2g的磁激發連續譜,可以分解爲自旋子-反自旋子對(1P)和雙自旋子-反自旋子對(2P)的激發,與Kagome量子自旋液體的相關理論計算結果相吻合,其中1P的磁激發是自旋子激發的指紋圖譜。隨後,通過將其磁激發拉曼光譜和Kagome反鐵磁有序體系EuCu3 (OH)6Cl3的磁激發拉曼光譜直接對比發現,後者在溫度降到Neel相變溫度以下時,其1P磁激發連續譜中出現了一個窄線寬的單磁振子拉曼峰,明顯有別于Cu3Zn(OH)6FBr的磁激發拉曼光譜。通過此對比實驗,指出該磁振子模是自旋子-反自旋子態的束縛態,Kagome體系中自旋子的禁閉可驅動量子自旋液體向磁有序態的相變。這項研究成果于近期在線發表于《Nature Communications(DOI:  10.1038/s41467-021-23381-9)南方科技大學梅佳偉教授和九五至尊娱乐棋牌譚平恒研究员为该论文的共同通信作者,南方科技大學付盈博士生和九五至尊娱乐棋牌林妙玲博士为该论文的共同第一作者。該成果爲揭示Cu3Zn(OH)6FBr是理想的Kagome量子自旋液體體系及其分數化自旋激發提供了充分的證據,也爲探測和研究量子自旋液體體系磁激發提供了新的思路。

1(a) 反鐵磁體EuCu3(OH)6Cl3和量子自旋液體體系Cu3.18Zn0.82(OH)6FBr的磁激发示意圖;(b) Cu3.18Zn0.82(OH)6FBr(c) EuCu3(OH)6Cl3隨溫度變化的拉曼光譜、拉曼磁化系數和拉曼響應。 (DOI: 10.1038/s41467-021-23381-9)

附件下載>>>> Fu_et_al-2021-Nature_Communications.pdf

關于我們
下載視頻觀看
聯系方式
通信地址

北京市海淀区清华东路甲35号(林大北路中段) 北京912信箱 (100083)

電話

010-82304210/010-82305052(傳真)

E-mail

semi@semi.ac.cn

交通地圖
友情鏈接
中華人民共和國科技技術部
中國科學院
中國工程院
國家自然科學基金委員會
中國科學院大学
中國科學技術大學
中國科學院科技产业网
版权所有 九五至尊娱乐棋牌

備案號:,京ICP備05085259-1號 京公網安備110402500052 中國科學院九五至尊娱乐棋牌声明