The nature of spin excitations in the one-third magnetization plateau phase of Ba(3)CoSb(2)O(9).
The nature of spin excitations in the one-third magnetization plateau phase of Ba(3)CoSb(2)O(9).
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Ba3CoSb2O9 三分之一磁化平台相中自旋激发的性质
DOI：
10.1038/s41467-018-04914-1
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发表时间：
2018-07-10
影响因子：
16.6
通讯作者：
Ma J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kamiya Y;Ge L;Hong T;Qiu Y;Quintero-Castro DL;Lu Z;Cao HB;Matsuda M;Choi ES;Batista CD;Mourigal M;Zhou HD;Ma J
量子磁铁中的磁化平台-玻色子准粒子在那里结晶成新兴的自旋超晶格-是集体量子现象逃避经典描述的壮观而简单的例子。虽然已经在许多自旋1/2反铁磁体中观察到了磁化平台，但对它们的磁激发的描述仍然是一个开放的理论和实验挑战。在这里，我们用非线性自旋波理论和中子散射测量相结合的方法研究了处于三分之一磁化平台相的三角形晶格自旋1/2反铁磁体Ba3CoSb2O9的动力学性质。我们的理论处理和实验数据之间的一致性表明，尽管磁子的基本磁结构是纯量子起源的，但磁子在平台上的行为是半经典的。这允许定量确定Ba3CoSb2O9交换参数。我们讨论了我们的结果对于在同一材料的零场自旋动力学中观察到的偏离半经典行为的含义，并得出结论，它们一定有内在的起源。受挫的磁性材料吸引了人们的极大兴趣，因为它们的性质可能会受到量子涨落的影响。在这里，作者指出，即使基态包含强量子效应，量子磁体平台期的激发也可以用半经典的方法来理解。
Magnetization plateaus in quantum magnets—where bosonic quasiparticles crystallize into emergent spin superlattices—are spectacular yet simple examples of collective quantum phenomena escaping classical description. While magnetization plateaus have been observed in a number of spin-1/2 antiferromagnets, the description of their magnetic excitations remains an open theoretical and experimental challenge. Here, we investigate the dynamical properties of the triangular-lattice spin-1/2 antiferromagnet Ba3CoSb2O9 in its one-third magnetization plateau phase using a combination of nonlinear spin-wave theory and neutron scattering measurements. The agreement between our theoretical treatment and the experimental data demonstrates that magnons behave semiclassically in the plateau in spite of the purely quantum origin of the underlying magnetic structure. This allows for a quantitative determination of Ba3CoSb2O9 exchange parameters. We discuss the implication of our results to the deviations from semiclassical behavior observed in zero-field spin dynamics of the same material and conclude they must have an intrinsic origin. Frustrated magnetic materials attract significant interest because their properties can become dominated by quantum fluctuations. Here the authors show that excitations in the plateau phase of a quantum magnet can be understood semiclassically even though the ground state involves strong quantum effects.
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影响因子：
16.6
作者：
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Coletta, Tommaso;Zhitomirsky, M. E.;Mila, Frederic
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