识别自旋-1/2 卡哥伊量子自旋液材料中的普适自旋激发

量子自旋液 (QSL) 是一种由可变自旋构成的物质的异常量子态，可能表现出长程纠缠。其中，S=1/2 卡哥伊晶格反铁磁体是最具前景的 QSL 基态候选材料之一。我们对 Zn-barlowite (Zn$_\mathrm{x}$Cu$_\mathrm{4-x}$(OD)$_\mathrm{6}$FBr, $x\simeq 0.80$) 进行高分辨率无穿透中子散射测量，测得的自旋激发谱与 QSL 基态相符。约 1 meV 以上continuum散射符合 herbertsmithite (Zn$_\mathrm{x}$Cu$_\mathrm{4-x}$(OD)$_\mathrm{6}$Cl$_2$, $x\simeq 0.85$) 的谱型，表明存在普适的自旋子激发。对自旋-自旋关联性的详细分析，与密度矩阵renormalization 群计算结果比较，进一步表明该材料在物理相关的哈密顿量参数下具有 QSL 基态。测得的 Zn-barlowite 谱显示为有能隙行为，能隙大小为 $\Delta = 1.1(2)$ meV。与简单偶关联模型比较后，我们能够清晰区分固有卡哥伊关联与杂质诱导关联。我们的结果阐明了该重要 QSL 候选材料系列中具有普适性的行为。