由电子顺磁共振揭示的 $p-$ 轨道化合物 CsO$_2$ 中的一维量子反铁磁性

最近有人提出，超氧化物 CsO$_2$ 化合物中 $\pi_{x,y}^*$ 分子轨道的轨道有序导致在冷却时发生于 $T_{\rm{s1}}=61$~K 的结构相变以下形成自旋-1/2 链。在此，我们报道了对 CsO$_2$ 粉末中该相的详细 X 波段电子顺磁共振(EPR)研究。EPR 信号在 $T_{\rm{s1}}$ 以下表现为宽线，而在 N\'{e}el 温度 $T_{\rm N}=8.3$~K 以下被反铁磁共振所取代。在 $T_{\rm{s1}}$ 和 $T_{\rm{N}}$ 之间 EPR 线宽的温度依赖性与存在对称各向异性交换相互作用的一维 Heisenberg 反铁磁链 $S=1/2$ 自旋的理论预测相符。在 Tomonaga-Luttinger 液体(TLL)框架内对 EPR 线型、线宽和信号强度的补充分析使得能够确定 TLL 指数 $K=0.48$。因此，当前的 EPR 数据完全符合 CsO$_2$ 轨道有序相中自旋-1/2 链的量子反铁磁态，因此它是一个可研究此种状态的独特 $p-$轨道体系。