交替自旋-1/2 链化合物 NaVOAsO$_4$ 中的单态基态

我们报道了多晶 NaVOAsO$_4$ 的合成，并通过 X 射线衍射、磁化率、电子自旋共振（ESR）和 $^{75}$As 核磁共振（NMR）测量以及密度泛函能带结构计算对其结构和磁性进行了详细研究。温度依赖的磁化率、ESR 强度和 NMR 谱线位移均可用交替自旋-$1/2$ 链模型很好地描述，其交换耦合 $J/k_{\rm B}\simeq 52$ K，交替参数 $\alpha \simeq 0.65$。由 $T=1.5$ K 下测得的高场磁化等温线，得到能隙闭合的临界场为 $H_{\rm c}\simeq 16$ T，对应于零场自旋能隙 $\Delta_0/k_{\rm B}\simeq 21.4$ K。NMR 位移和自旋-晶格弛豫率在低温下均呈现活化行为，进一步证实了单态基态。自旋链与结构链并不重合，而自旋链间的耦合是受阻挫的。由于自旋能隙相对较小，NaVOAsO$_4$ 是进一步开展强磁场实验研究的有前景化合物。