在 $j_{eff} = 1/2$ 的 Ru$^{3+}$ 蜂窝磁体 RuP$_3$SiO$_{11}$ 中通过扩展超交换路径实现的 Kitaev 相互作用

磁性材料由晶格上磁矩的简单基本构件组成，这些磁矩通过磁交换相互作用。然而，从这种简单性中涌现出了显著多样的磁态。其中一些揭示了磁性的深层量子力学起源，例如量子自旋液体（QSL）态，在该态中，磁矩尽管通过量子纠缠强关联，但在低温下仍保持无序。Kitaev 模型是 QSL 的一个有前景的理论模型，由依赖于键的异常交换相互作用组成，但在实验上该模型极具挑战性。在此我们表明，在无机骨架固体 RuP$_3$SiO$_{11}$ 的蜂窝层内，Kitaev QSL 的材料要求在 Ru$^{3+}$ 八面体的扩展赝边共享超交换路径中得以保留。我们确认了 RuP$_3$SiO$_{11}$ 中 Ru$^{3+}$ 所需的 $j_{eff} = 1/2$ 态，并解析了交换相互作用的层级，从而为实验上探索 Kitaev 模型的未知区域提供了途径。