在准二维量子海森堡反铁磁体中观察到的二维 XY 行为

报道了一类新型分子基准二维 $S=1/2$ 海森堡反铁磁体的磁性。三种化合物 ($Cu(pz)_2(ClO_4)_2$、$Cu(pz)_2(BF_4)_2$ 和 $[Cu(pz)_2(NO_3)](PF_6)$) 包含由桥联吡嗪分子 (pz = $C_4H_4N_2$) 连接成磁性正方晶格的 Cu$^{2+}$ 离子平面。阴离子提供电荷平衡以及层间隔离。单晶磁化率和磁化强度测量以及 μ 子自旋弛豫研究表明，奈尔温度与交换作用强度的比值较低（分别为 $4.25 / 17.5 = 0.243$、$3.80/15.3=0.248$ 和 $3.05/10.8=0.282$），而各向异性场 $H_A$ (kOe) 与饱和场 $H_\mathrm{SAT}$ (kOe) 的比值很小（分别为 $2.6/490 = 5.3\times10^{-3}$、$2.4/430=5.5\times10^{-3}$ 和 $0.07/300=2.3\times10^{-4}$），表明它们非常接近二维海森堡模型。ClO$_4$ 和 BF$_4$ 的磁化率显示出低温下交换各向异性交叉（海森堡到 $XY$）的证据；它们的序变转变主要由 $XY$ 行为驱动，而最终的 3D 转变是寄生出现的。PF$_6$ 化合物在所有温度下仍保持海森堡型，其向奈尔态的转变源于层间相互作用。观察到了场致各向异性效应。