Näherungsweises Kitaev-Quantenspin-Flüssigkeitsverhalten in {\alpha}-RuCl_3

Titel	Näherungsweises Kitaev-Quantenspin-Flüssigkeitsverhalten in {\alpha}-RuCl_3
Autoren	A. Banerjee, C. A. Bridges, J-Q. Yan, A. A. Aczel, L. Li, M. B. Stone, G. E. Granroth, M. D. Lumsden, Y. Yiu, J. Knolle, D. L. Kovrizhin, S. Bhattacharjee, R. Moessner, D. A. Tennant, D. G. Mandrus, S. E. Nagler
Zeitschrift	Natur Materialien
Datum	04/29/2015
DOI	10.1038/nmat4604
Einführung	Topologische Materiezustände wie Quantenspinflüssigkeiten (QSLs) sind aufgrund ihrer bemerkenswerten theoretischen Eigenschaften, einschließlich der Sicherung von Quanteninformation und des Auftretens von Majorana-Fermionen, sehr attraktiv. Die experimentelle Identifizierung solcher QSLs stellt jedoch eine Herausforderung dar. Eine wichtige Methode besteht darin, ihre einzigartigen Eigenschaften über den Wellenvektor und die Intensitätsabhängigkeit ihrer dynamischen Reaktion mittels Neutronenstreuung zu untersuchen. Ein Großteil der Forschung konzentrierte sich auf Iridat-Materialien, die das berühmte Kitaev-Modell auf einem Wabengitter verkörpern sollen - ein prototypisches topologisches QSL-System in zwei Dimensionen (2D). Dennoch haben die mit Iridium verbundenen Probleme bei Neutronenmessungen den Fortschritt erheblich behindert. In dieser Arbeit werden empirische Daten vorgestellt, die zeigen, dass ein auf Ruthenium basierendes Material, {\alpha}-RuCl_3, eine analoge Kitaev-Physik aufweist und für Neutronenstudien gut geeignet ist. Unsere Ergebnisse bestätigen die wesentliche starke Spin-Orbit-Kopplung und eine magnetische Anordnung bei niedrigen Temperaturen, die mit der erwarteten Phase nahe der QSL übereinstimmt. Darüber hinaus zeigen wir, dass Stapelfehler, die dem ausgeprägten 2D-Charakter des Materials innewohnen, frühere verwirrende Beobachtungen aufklären. Die Analyse der dynamischen Antwortfunktionen, insbesondere bei Energien und Temperaturen, die über denjenigen liegen, bei denen Wechselwirkungen zwischen den Schichten auftreten, stimmt mit der für QSLs charakteristischen Physik der Dekonfinition überein. Durch den Vergleich mit kürzlich berechneten Dynamiken von Eichflussanregungen und Majorana-Fermionen innerhalb des reinen Kitaev-Modells stellen wir {\alpha}-RuCl_3 als einen führenden Kandidaten für die empirische Manifestation der fraktionierten Kitaev-Physik vor.
Zitat	A. Banerjee, C. A. Bridges und J-Q. Yan et al. Proximate Kitaev Quantum Spin Liquid Behaviour in {\alpha}-RuCl$_3$. 2015. DOI: 10.1038/nmat4604
Element	Iridium (Ir) , Ruthenium (Ru)
Materialien	Chemische Verbindungen , Kristalle
Themen	Graphen und 2D-Materialien , Magnetische Materialien
Industrie	Forschung & Labor , Elektronik

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