La$_3$Ni$_2$O$_7$中的电子和磁激发

双层镍酸盐La$_3$Ni$_2$O$_7$在约14 GPa的中等高压下展现出80 K高温超导性这一惊人发现，点燃了研究镍酸盐高温超导的新浪潮。常压下母相的性质可能包含其中基本相互作用以及可能介导配对从而产生超导性的玻色子的关键信息。此外，La$_3$Ni$_2$O$_7$的双层结构可能暗示着一个与铜氧化物超导体不同的独特最小模型。本文利用X射线吸收谱和共振非弹性X射线散射，研究了常压下的La$_3$Ni$_2$O$_7$，发现Ni 3$d_{x^2-y^2}$、Ni 3$d_{z^2}$和配体氧2$p$轨道主导了低能物理，并具有小的电荷转移能。值得注意的是，我们发现了明确的类光学磁激发，这些激发软化进入准静态自旋密度波有序态，证明了强电子关联和丰富的磁性质。基于海森堡自旋模型，我们发现层间有效磁超交换相互作用远大于层内相互作用，并提出了两种可能的磁结构。我们的结果为La$_3$Ni$_2$O$_7$超导体的进一步探索奠定了基础。