三角晶格上的量子电偶极液体

几何阻挫与量子力学涨落即使在最低温度下也可能阻止长程序的形成，因此可预期出现类液态基态。一个很好的例子是阻挫磁体中的量子自旋液体，它代表了一种奇异的物相并引起了极大的兴趣。几何阻挫与量子涨落可发生于磁性系统之外。本文我们提出，量子电偶极液体——量子自旋液体的类似物——可能出现在阻挫电介质中，其中反铁电耦合的小电偶极子位于三角晶格上。量子顺电六铁氧体 BaFe12O19 中，源自 FeO5 双锥体内 Fe3+ 离中心位移的小电偶极子构成了二维三角晶格，是实现预期电偶极液体的一个有希望的候选材料。我们给出了一系列实验证据，包括低至 66 mK 下测量的介电常数、热容和热导率，揭示了 BaFe12O19 中存在一个非平庸基态，其特征是具有小能隙的巡游低能激发，我们将其解释为一种奇异的类液量子相。阻挫电介质中的量子电偶极液体为基础物理开辟了一个全新的领域，并可能在量子信息与计算中找到应用。