开壳层三角烯自旋1/2链中分数自旋子准粒子的原子尺度成像
材料科学
2024-08-19 v1 介观与纳米尺度物理
强关联电子
摘要
自旋子准粒子的出现——携带自旋但缺乏电荷——是低维量子自旋系统中集体量子现象的标志。虽然自旋子的存在已通过系综样本的散射光谱得到证实，但在单个自旋链内对这些准粒子进行实空间成像仍然难以实现。在本研究中，我们使用开壳层[2]三角烯分子作为构建块，构造了单个海森堡反铁磁自旋1/2链。每个[2]三角烯单元由于其子晶格不平衡，根据Lieb定理承载净自旋1/2，这些自旋在共价链中以耦合强度J = 45 meV反铁磁耦合。通过扫描隧道显微镜和谱学技术，我们以原子精度探测了共价自旋链中不同长度的自旋态、激发能隙及其空间激发权重。我们的研究表明激发能隙随链长增加而减小，对长链外推至零，与Haldane的无隙预测一致。此外，非弹性隧穿谱揭示了受限在一维量子盒中的自旋子准粒子的M形能量色散特征。这些发现为探索激发准粒子的独特性质及其在量子信息中的广泛影响建立了有前景的策略。
引用
@article{arxiv.2408.08612,
title = {Atomic-Scale Imaging of Fractional Spinon Quasiparticles in Open-Shell Triangulene Spin-$\frac{1}{2}$ Chains},
author = {Zhangyu Yuan and Xin-Yu Zhang and Yashi Jiang and Xiangjian Qian and Ying Wang and Yufeng Liu and Liang Liu and Xiaoxue Liu and Dandan Guan and Yaoyi Li and Hao Zheng and Canhua Liu and Jinfeng Jia and Mingpu Qin and Pei-Nian Liu and Deng-Yuan Li and Shiyong Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.08612},
year = {2024}
}