由增强的有效各向异性稳定的三维自旋三聚体双分格上的量子自旋液体
强关联电子
2026-05-11 v1 材料科学
摘要
量子自旋液体（QSLs）代表了一种高度纠缠的物质态，其中由阻挫引起的量子涨落抑制了任何对称性破缺相变直至绝对零度，从而产生分数化激发和演生规范场。理论上，键各向异性甚至可以在双分格上稳定 QSLs，Kitaev 蜂窝模型就是一个例子；然而，迄今为止尚未有材料被证实能将这种状态作为其真正的基态。在这里，我们将三维自旋三聚体磁体 KBaCaCuVO 确认为一种有前景的候选材料，其可能存在持续至最低温度的双分格量子自旋液体。强耦合的 Cu 三聚体在冷却时形成有效的赝自旋 1/2 自由度，进而构成三维双分格网络。体热力学测量、中子散射、SR 和 NMR 在低至 20 mK 时未检测到自旋冻结或对称性破缺相变，而是揭示了一个具有代数自旋自相关性的无能隙动力学基态。互补的蒙特卡罗和精确对角化计算表明，这种状态是由有效各向异性的强烈增强所稳定的：约 15% 的弱微观 Cu-Cu 交换各向异性在三聚体层面被普遍放大，产生 60% 至 100% 的有效赝自旋-赝自旋相互作用各向异性。我们的结果确立了基于三聚体的网络是实现各向异性稳定的量子纠缠态的有前景平台，即使在仅有弱微观各向异性的三维双分格系统中也是如此。
引用
@article{arxiv.2605.06752,
title = {Quantum spin liquid on a 3D bipartite lattice of spin trimers stabilized by enhanced effective anisotropy},
author = {M. Gomilšek and L. Mangin-Thro and T. Arh and S. Petit and B. Grenier and V. Simonet and M. Pregelj and A. Zorko and B. Koteswararao and B. -G. Jeon and B. Sana and Y. Furukawa and Y. Inagaki and T. Asano and C. Repellin and B. Fåk and J. Ollivier and F. Fauth and C. V. Colin and E. Pachoud and V. Pomjakushin and J. S. Lord and H. Luetkens and K. -H. Kim and P. Khuntia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.06752},
year = {2026}
}