Herbertsmithite 与量子自旋液体的探索

量子自旋液体构成了一类新颖的物质，其中尽管存在强交换相互作用，自旋在直至最低测量温度下仍不发生有序。通常，它们出现在起挫磁作用的晶格中。在二维中，经典的例子是由共顶点三角形组成的 kagome 晶格。存在多种其过渡金属离子形成此类晶格的矿物。因此，其中一些已被研究，随后为了获得更纯净的样品而被合成。特别值得注意的是 Dan Nocera 小组在 2005 年报道了 herbertsmithite 的合成，其由位于 kagome 晶格上的铜离子晶格构成，尽管存在 17 meV 的大交换相互作用，它确实在最低测量温度下不发生有序。在过去的十年中，该材料被广泛研究，产生了许多引人入胜的意外发现，进而激发了人们对 kagome 晶格上自旋 1/2 海森堡模型理论研究的兴趣复兴。在这篇研讨会文章中，我将回顾这些进展，然后讨论潜在的未来方向，包括实验和理论方面，以及掺杂这些材料的挑战，希望这能导致发现新颖的拓扑和超导相。