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ESR团队在量子自旋团簇链的强磁场ESR研究上取得新进展

发布日期:2021-11-19    作者:     来源:     点击:

(通讯员 金贤澎)11月18日,《物理评论B》(Physical Review B)在线刊发了国家脉冲强磁场科学中心欧阳钟文课题组题为“Two-sublattice description of the dimer-trimer chain compoundLi2Cu5Si4O14:High-field magnetization and ESR studies”(二聚-三聚体团簇链化合物Li2Cu5Si4O14的双子晶格描述:强磁场磁化和ESR研究)的论文。中心硕士生金贤澎为论文第一作者,欧阳钟文教授为通讯作者。中国科学院强磁场科学中心童伟研究员提供了X带EPR测量,中心夏正才教授提供了强磁场磁化测量,王振兴副教授参与了相关工作。

Li2Cu5Si4O14的ESR谱及频率-磁场关系

自旋团簇是磁性离子通过交换相互作用聚集起来形成的凝聚态物质,这类材料因其“从零维到三维交叉”而引起的量子临界性,吸引了广泛的理论和实验研究兴趣。Li2Cu5Si4O14是由二聚体和三聚体交替形成的团簇链材料,其反铁磁有序温度为22 K。该团队利用脉冲强磁场设施的55T强磁场磁化和ESR测量,系统地研究了Li2Cu5Si4O14的磁性。结果表明,2K下的磁化曲线在2.6T磁场附近呈现出自旋-翻转转变,随后磁化强度呈非线性增加。温度依赖的ESR谱表征了材料的反铁磁有序和各向异性g因子。有趣的是,频率依赖的ESR谱揭示了两个具有双轴各向异性的共线反铁磁子晶格的形成。这是非常不寻常的,因为Li2Cu5Si4O14是包含五个子晶格的三维有序的反铁磁体,其磁性可用由二聚体-三聚体组成的“赝双子晶格”(↑↑,↑↓↑)和(↓↓,↓↑↓)来描述。这项工作为自旋二聚体和三聚体共存的自旋链材料提供了新的认识。

该研究工作得到了国家自然科学基金区域联合基金和面上项目的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.174423