Sr$_3$LiIrO$_6$:一维 $d^4$ 铱酸盐家族中的潜在量子自旋液体候选材料

自旋轨道耦合(SOC)在原本“普通”的重离子氧化物池中提供了大量新颖而非凡的磁学与电学性质。在此,我们针对一个表面孤立的、具有几何阻挫的六方 2$H$ 自旋链 $d^4$ 铱酸盐 Sr$_3$LiIrO$_6$(SLIO)进行了详细研究。我们的结构研究清楚揭示了该化合物中完美的 Li-Ir 化学有序。我们结合实验与 ab initio 电子结构研究确立了该化合物中具有有限 Ir$^{5+}$ 磁矩的磁基态,这与预期的 nonmagnetic $J$=0 态相反。此外,直流磁化率($\chi$)、热容($C_p$)与自旋极化密度泛函理论(DFT)研究揭示,尽管 Ir$^{5+}$ 局域磁矩间存在显著的反铁磁关联,该 SLIO 体系由于源于可比较的链间 Ir-O-O-Ir 超交换相互作用强度的几何阻挫,在至少低至 2 K 时仍规避了任何类型的磁有序,从而将 SLIO 推举为潜在的量子自旋液体候选材料。