Signatures of a magnetic field-induced unconventional nematic liquid in the frustrated and anisotropic spin-chain cuprate LiCuSbO(4).
Signatures of a magnetic field-induced unconventional nematic liquid in the frustrated and anisotropic spin-chain cuprate LiCuSbO(4).
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DOI：
10.1038/s41598-017-06525-0
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发表时间：
2017-07-27
影响因子：
4.6
通讯作者：
Büchner B
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Grafe HJ;Nishimoto S;Iakovleva M;Vavilova E;Spillecke L;Alfonsov A;Sturza MI;Wurmehl S;Nojiri H;Rosner H;Richter J;Rößler UK;Drechsler SL;Kataev V;Büchner B
现代量子磁学理论预言，在强磁场中，自旋1/2受阻的自旋1/2链与铁磁最近邻(NN)的弱相互作用会产生奇特的多极态。从实验上看，到目前为止，这些状态仍然难以捉摸。在此，我们报道了在边缘共享链状铜酸盐LiSbCuO4LiCuSbO4 ≡ LiCuSbO4中，磁场诱导向列相液体在~13T磁场上方产生的强烈迹象。这一解释是基于在7Li核磁共振自旋弛豫速率T1−1的测量中观察到的场诱导自旋隙，以及T1−1与T的对比场依赖的幂定律行为，并得到了静态磁化强度和电子自旋共振数据的进一步支持。一种支持向列型方案的基本理论微观方法基本上是基于受挫自旋1/2链模型中的NN XYZ交换各向异性，并用DMRG技术进行了研究。通过对LiCuSbO4的电子结构计算，定性地验证了所采用的交换参数。
Modern theories of quantum magnetism predict exotic multipolar states in weakly interacting strongly frustrated spin-1/2 Heisenberg chains with ferromagnetic nearest neighbor (NN) inchain exchange in high magnetic fields. Experimentally these states remained elusive so far. Here we report strong indications of a magnetic field-induced nematic liquid arising above a field of ~13 T in the edge-sharing chain cuprate LiSbCuO4 ≡ LiCuSbO4. This interpretation is based on the observation of a field induced spin-gap in the measurements of the 7Li NMR spin relaxation rate T 1 −1 as well as a contrasting field-dependent power-law behavior of T 1 −1 vs. T and is further supported by static magnetization and ESR data. An underlying theoretical microscopic approach favoring a nematic scenario is based essentially on the NN XYZ exchange anisotropy within a model for frustrated spin-1/2 chains and is investigated by the DMRG technique. The employed exchange parameters are justified qualitatively by electronic structure calculations for LiCuSbO4.
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