基于纳米石墨烯的自旋 -1/2 交替交换海森堡链中的可调拓扑相

解锁多体自旋系统中的拓扑序潜力一直是量子材料领域的核心追求。尽管付出了巨大努力，但寻找一个能够实现位点选择性自旋操纵的多功能平台（这对于调整和探测不同的拓扑相至关重要）的任务依然艰巨。在此，我们利用表面合成技术，通过共价连接 Clar 古布莱特（Clar's goblets，一种每个 hosting 两个反铁磁耦合未配对电子的纳米石墨烯），构建了具有反铁磁耦合 $J_1$ 和 $J_2$ 的自旋 -1/2 交替交换海森堡（AH）链 [1]。利用扫描隧道显微镜，我们对自旋链的长度、宇称和交换耦合终止施加了原子尺度的控制，并通过非弹性隧道谱探测其磁响应。我们的研究证实了链中体激发的能隙性质，即所谓的三重激子（triplons）[3]。此外，成功从隧道谱振幅的空间变化中提取了三重激子色散关系。 furthermore，取决于链的宇称和终止方式，我们观察到不同数量的带内 $S=1/2$ 边缘自旋，从而能够确定热力学极限下不同拓扑基态的简并度——分别为 1、2 或 4。通过监测这些边缘自旋之间的相互作用，我们确定了自旋关联的指数衰减。我们的实验结果得到了理论计算的佐证，展示了一个相位可控的多体平台，为开发基于自旋的量子器件开辟了充满希望的途径。