Znanstvene vijesti — 20.01.2017.

Sniženje simetrije u kvantnom kagome antiferomagnetu

Mirta Herak je sa suradnicima iz Slovenije, Francuske i SAD-a objavila članak u časopisu Physical Review Letters na temu snižene simetrije herbertsmitita. Taj je kristal najbliža poznata realizacija kvantne kagome rešetke antiferomagneta, a iz ponašanja magnetskih svojstava po prvi put je pokazano da se njegova globalna simetrija snižava s hlađenjem.

 

Symmetry Reduction in the Quantum Kagome Antiferromagnet Herbertsmithite

A. Zorko, M. Herak, M. Gomilšek, J. van Tol, M. Velázquez, P. Khuntia, F. Bert, P. Mendels

Physical Review Letters 118, 017202 (2017). doi: 10.1103/PhysRevLett.118.017202

 

Herbertsmitit, ZnCu3(OH)6Cl2, je kristal u kojem spinovi nesparenih elektrona bakra tvore spinsku rešetku koja predstavlja do sad najbližu realizaciju kvantnog kagome antiferomagneta u prirodi. Spinovi u kagome antiferomagnetu mogu ostati neuređeni zahvaljujući frustracijama i do najnižih temperatura te tvoriti tzv. stanje kvantne spinske tekućine. Njemu energetski blisko stanje je krutina valentnih veza. Osnovna razlika između ta dva stanja je sniženje simetrije u krutini valentnih veza, koja pak ostaje očuvana na svim temperaturama u stanju kvantne spinske tekućine.

Kagome rešetke naziv su dobile po sličnosti s uzorkom šesterokuta i trokuta tradicionalnih japanskih pletenih košara.

Kagome rešetke naziv su dobile po sličnosti s uzorkom šesterokuta i trokuta tradicionalnih japanskih pletenih košara.

U realnim materijalama uvijek su prisutni defekti, a kod frustriranih spinskih rešetki upravo defekti mogu “pogurati” sustav u osnovno stanje krutine valentnih veza umjesto u spinsku tekućinu. U herbertsmititu su defekti intrinsično prisutni kroz smještanje atoma Cu na mjesto Zn u sloju koji odvaja kagome ravnine. No, najbitnije je odgovoriti na pitanje smješta li se Zn na mjestu Cu u kagome rešetci herbertsmitita, budući da će upravo to najviše utjecati na njegovo osnovno stanje. U ovom radu mjerenja magnetskog zakretnog momenta pokazuju da se globalna simetrija u herbertsmititu snižava pri niskim temperaturama. Nadalje, elektronska spinska rezonancija govori da u herbertsmititu zaista postoje dvije vrste defekata od kojih je jedna vjerojatno izolirana od spinova na kagome rešetci. Obje vrste prisutnih defekata osjećaju globalno sniženje simetrije. Ovi rezultati predstavljaju bitan iskorak u istraživanjima uloge defekata i njihove interakcije s intrinsičnom kagome fizikom u herbertsmititu.

Faza magnetskog zakretnog momenta mijenja se s temperaturom za kut koji nije 90°, što svjedoči o sniženju simetrije sustava.

Faza magnetskog zakretnog momenta mijenja se s temperaturom za kut koji nije 90°, što svjedoči o sniženju simetrije sustava.

Više o projektu IMAQSS