CuP$_2$O$_6$中混合维度导致的磁有序受阻

我们提出了对自旋 -1/2 化合物 CuP$_2$O$_6$ 的综合实验与理论研究，该化合物具有由一维（1D）反铁磁（AFM）自旋链互连的二维（2D）反铁磁方形平面网络。磁化率、高场磁化强度、电子自旋共振（ESR）数据，以及微观密度泛函能带结构计算和随后的量子蒙特卡洛模拟表明，层内的耦合 $J_{2D}\sim$ 40 K 比链内的 $J_{1D}\sim$ 4 K 大一个数量级。在 $T_N\sim$ 8 K 以下，CuP$_2$O$_6$ 发展出长程有序（LRO），这由 Dzyaloshinsky-Moriya 型各向异性磁相互作用在 2D 平面上诱导的弱净矩所证实。这一三维有序转变的一个显著特征是，1D 矩的增长速度明显慢于 2D 层上的矩，这一点由 $T_N$ 以下持续存在的顺磁性 ESR 信号所证实。与典型的准二维磁体相比，CuP$_2$O$_6$ 的有序温度 $T_N/J_{2D}\sim$ 0.2 异常低，表明夹在 2D 磁单元之间的弱耦合自旋有效地解耦了这些单元并阻碍了长程有序。