ChinesePhysicsL的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/ChinesePhysicsL

博文

研究快讯 | 量子自旋液体候选材料中低能激发的非局域效应

已有 934 次阅读 2021-9-17 03:22 |系统分类:论文交流

1.gif

原文已发表在CPL Express Letters栏目

Received 12 July 2021; 

online 10 August 2021


EXPRESS LETTER

Nonlocal Effects of Low-Energy Excitations in Quantum-Spin-Liquid Candidate Cu3Zn(OH)6FBr

Yuan Wei(魏源), Xiaoyan Ma(马肖燕), Zili Feng(冯子力), Yongchao Zhang(张永朝), Lu Zhang(张璐), Huaixin Yang(杨槐馨), Yang Qi(戚扬), Zi Yang Meng(孟子杨), Yan-Cheng Wang(王艳成), Youguo Shi(石友国), and Shiliang Li(李世亮)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (9): 097501


文章亮点

首次在一种量子自旋液体候选材料中观测到低温磁比热随样品颗粒大小的明显依赖关系,暗示其来源于体系的非局域低能激发,并存在着超导体中Pippard相干长度的类似效应。


0.png

图: (a) 不同平均颗粒大小Cu3Zn(OH)6FBr样品的低温比热。(b) 在2-4 K之间的熵随平均颗粒大小dc倒数的变化。插图给出了表面层的示意图。实线为根据内核-表面层模型所得到的拟合结果。


量子自旋液体候选材料中低能激发的非局域效应


研究背景

寻找量子自旋液体在近年来逐渐成为凝聚态物理和量子材料领域的重点研究方向之一,但是目前还没有哪一种候选材料被完全公认为具有量子自旋液体基态。这主要是因为,无论是理论上还是实验上,都不存在对于量子自旋液体的严格定义。从理论上来说,量子自旋液体代表了一类在自旋体系中存在着异常大量纠缠的量子态,可能存在着分数化的非局域激发。然而在实验上,我们通常的手段都只能针对对称性破缺和局域激发进行测量,因此只能间接地研究量子自旋液体。那么,是否有可能对体系的非局域激发进行直接的测量呢?


内容简介

中国科学院物理研究所的李世亮、孟子杨、杨槐馨、石友国研究组和中国矿业大学的王艳成等,对量子自旋液体候选材料Cu3Zn(OH)6FBr中的低温比热进行了详细研究。在此前的研究中已经发现,该体系中的铜离子(带有1/2自旋)排列成完美的二维笼目结构,其磁相互作用在200 K的量级,但是一直降温到50 mK都未发现磁有序的存在。有意思的是,核磁共振和非弹性中子散射测量暗示其磁激发存在着能隙,因此该体系可能具有Z2量子自旋液体(或Z2拓扑序)的基态。这些结果使得Cu3Zn(OH)6FBr成为一种很好的量子自旋液体候选材料。但是如同之前其他候选材料一样,我们仍然缺少对于其低能激发非局域性质的研究。为此,我们选择了比热这一测量手段,其优势在于不管激发是局域的还是非局域的,都可以在比热测量上显示出来。我们通过研磨样品,获得了颗粒尺寸大小不同的样品。我们发现,样品的低温比热随着颗粒尺寸的减小而显著下降,并可以通过简单地假设存在着一层与体态不同的表面层来解释。利用简单的模型,我们计算出该表层的厚度约为5.9 nm,大约对应于18倍最近邻铜离子之间的距离。这意味着,在样品表层存在着很大尺寸的关联效应,很难在传统的顺磁态中存在。我们认为,这一现象可以类比于超导体中的Pippard相干长度,后者直接来源于超导库珀对的非局域效应。因此,我们的结果很可能直接来源于样品中低能激发的非局域效应。从理论上来说,Z2量子自旋液体确实可以理解为费米自旋子的超导态,而这里的相干长度就对应于在共振价键图像下自旋单态对的跨度。


研究意义和重要性

我们的结果表明,Cu3Zn(OH)6FBr的低能激发很可能具有非局域现象,并存在着与超导体中Pippard相干长度相似的效应。通过研究物理性质随颗粒尺寸变化的这一方法,也很可能成为探测具有拓扑序量子自旋液体中非局域激发的重要手段。


原文链接

HTML

PDF


研究快讯集锦

PT对称性诱导的激光阈值环及嵌在环上的连续谱中束缚态

半导体中掺杂行为随应变变化的基本规律

典型半导体材料在剪切应变下的本征超导电性

磁场中自旋轨道耦合系统的拓展Rashba解析近似方法研究

利用核四极矩共振和核磁共振研究笼目晶格超导体CsV3Sb5

库伦作用无尽期,动量蒙卡寄相思

二维金属硫代磷化物中的强磁电耦合效应

锶原子光晶格钟上的弗洛凯精密调控:拉比谱及灵敏度

Kagome化合物CsV3Sb5单晶超导态的各向异性

CsV3Sb5中高度稳定的超导再进入现象

水热Fe1-δSe单晶薄片:反常的正常态和超导态特性

双层石墨烯局域应变的近场红外探测

稀土氧卤化物——具有范德瓦尔斯层状结构的Kitaev自旋液体候选材料家族

在非魔角石墨烯中发现陈绝缘体

磁性扭转双层体系中赝自旋织构诱导的奇异介电行为

最大独立集的量子近似算法

宇宙线电子能谱和Klein-Nishina效应

分子量子比特的自旋相干时间突破到毫秒量级

纳米金属玻璃颗粒的动力学转变现象

线性非厄米系统中受对称性保护的散射

PandaX-II对太阳轴子和中微子反常磁矩的搜寻

水二聚体中氢键作用的反协同效应

应变调控单层WSe2中的贝里曲率偶极矩、轨道磁化与非线性霍尔效应

量子传感可突破经典探测盲区

BaCuS2: 一种具有中等关联强度的超导体

单层有机-无机杂化卤化铅钙钛矿中的激子涡旋

反应率加权的多层核反应网络

X0(2900)和X1(2900):强子分子态或者紧束缚四夸克态?

基于标准四电极法研究笼型富氢化物LaH10的高温超导电性

原子厚度磁性双层中的巨大自旋转移矩

双层CrI3铁磁耦合效应的增强

爱因斯坦热随机行走模型的重生:一个可以计算液体与非晶固体热导率的统一公式

双轨道量子反常霍尔模型

4.png
2.jpg

点此浏览所有Express Letters

CPL Express Letters栏目简介

为了保证重要研究成果的首发权和显示度,CPL于2012年6月开设了Express Letters栏目。此栏目发表速度快,学术质量高。截至2020年底,平均每篇被引用约20次,已经在国内物理学界建立起良好口碑与声望,来稿数量不断增加。


3.jpg

阅读原文




https://wap.sciencenet.cn/blog-3426263-1304519.html

上一篇:CPL亮点文章 | 2021年第8期
下一篇:研究快讯 | 众里寻他千百度—量子磁体微观模型的多体计算自动寻参
收藏 IP: 46.223.162.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-3-29 06:56

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部