研究ハイライト

K₂Ni₂(SO₄)³の2つの結合したトリリウム格子における磁場誘起量子スピン液体

量子スピン液体の候補物質は、通常、スピン1/2の磁性イオンを持つ2次元物質です。本研究では3次元的なスピンネットワークを持つ物資においてスピン液体が実現していることを実験と理論の両面から明らかにしました。K₂Ni₂(SO₄)³は、スピン1のNi²⁺イオンを持ち、2つの結合したトリリウム格子（頂点共有する正三角形から成る3次元ネットワーク）を形成しています。密度汎関数理論によりNiスピンを記述する有効モデルを導出し、中性子非弾性散乱実験と擬フェルミオン汎関数くりこみ群を用いた解析により、K₂Ni₂(SO₄)³が強い量子揺らぎを持つ3次元物質であることを明らかにしました。また、この物質の持つ小さな磁気モーメントは小さな磁場により消失します。これらのことは、K₂Ni₂(SO₄)³が磁場誘起量子スピン液体であることを示唆しています。

I. Živković, V. Favre, C. Salazar Mejía, H. O. Jeschke, A. Magrez, B. Dabholkar, V. Noculak, R. S. Freitas, M. Jeong, N. G. Hegde, L. Testa, P. Babkevich, Y. Su, P. Manuel, H. Luetkens, C. Baines, P. J. Baker, J. Wosnitza, O. Zaharko, Y. Iqbal, J. Reuther, H. M. Rønnow

Phys. Rev. Lett. 127, 157204 (2021) <https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.157204>