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ESR团队在二聚链化合物的强磁场ESR研究上取得新进展

发布日期:2022-04-16    作者:     来源:     点击:

(通讯员 刘晓辰)4月15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教授课题组题为“Magnetism and ESR of the Seff=1/2 antiferromagnet BaCo2(SeO3)3∙3H2O with dimer-chain structure”(自旋1/2的二聚链化合物BaCo2(SeO3)3∙3H2O的强磁场磁化和ESR研究)的论文。中心博士生刘晓辰为论文第一作者,中心欧阳钟文教授和中国科学院福建物质结构研究所何长振研究员为论文共同通讯作者。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。

BaCo2(SeO3)3∙ 3H2O的高场磁化和ESR谱及频率−磁场关系

S=1/2的二聚体磁性材料因二聚体间相互作用和自旋阻挫的存在而展现出许多新奇的磁现象,比如BEC、量子磁化平台、超固态、条纹相等。最近,ESR团队利用水热法成功制备了BaCo2(SeO3)3∙3H2O单晶,结构分析表明该化合物拥有二聚体线性链结构。利用30T的强磁场磁化和ESR测量,系统地研究了该化合物的磁性。结果表明,该化合物的有效自旋为1/2,反铁磁有序温度为TN=7.6K。当外磁场平行于ab面时,在2.6−3.0T磁场范围内观察到一个自旋−翻转转变,说明化合物存在易轴各向异性;随后,磁化强度随着外加磁场的增加呈线性增加,且在22T附近达到饱和。利用精确对角化和量子蒙特卡洛方法对磁化曲线进行模拟,获得了主要的交换作用参数,并解释了体系的磁学行为。研究结果表明,尽管BaCo2(SeO3)3∙3H2O在结构上包含由二聚体构成的一维链,但是二聚体链之间存在着不可忽略的交换相互作用,因此,磁学上是三维有序的反铁磁体。这项工作为研究耦合的自旋二聚体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.105.134417