The search for new paradigms for a spin liquid state in organic based materials

寻找有机基材料中自旋液态的新范例

基本信息

  • 批准号:
    2004074
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-01 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non-technical abstract:Some magnets have become a part of our everyday life, but research in new magnetic materials is aimed on discovering magnets showing new unexplored phenomena. Exotic properties, such as quantum disordered magnetic states, are of fundamental interest, but also could be used in new technologies. While a stereotype of a magnetic material is an inorganic compound, this research is aimed on organic magnets. The activities include identifying new organic magnets and understanding how to tune magnetism in them with such external stimuli as pressure. This program shows how to study and control magnetism through its interaction with light. This research involves training of students of various levels, both graduate and undergraduate is carried out. A focus is a support of women interested in STEM. The PI and her group members are involved in community outreach activities, such he Open House Day in the Department of Physics and Astronomy. Technical abstract:This is a proposal to discover and study new paradigms for spin liquid state. A large effort of the community to find this state of matter is primarily dedicated to inorganic materials. In contrast, this work is focused on organic materials, inspired by the fact that they have already produced large number of spin liquid candidates with S=1/2 on triangular lattice. The current research goes beyond that state, exploring a possibility of a spin liquid state driven by coupling to fluctuating electric dipoles in a quantum paraelectric (quantum dipole liquid). Within this proposal the PI plans to test a hypothesis that quantum dipole liquid materials can be tuned into a ``simple'' Mott insulating state with S=1/2 on triangular lattice by a change in the electronic orbital overlap within molecular dimer units. New paradigm in terms of materials will be a study of magnetic metal-organic frameworks, where magnetic metal atoms or clusters are connected by organic linkers into two- or three-dimensional networks. Theory predicts that these materials with frustrated lattice of metal clusters can produce spin liquid and Kitaev spin liquid state. In this proposal, Raman scattering spectroscopy will be used as the main tool to discover new material properties and to understand the driving interactions.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
一些磁铁已经成为我们日常生活的一部分,但新磁性材料的研究旨在发现磁铁显示新的未探索的现象。 奇异的性质,如量子无序磁态,具有根本的意义,但也可以用于新技术。 虽然磁性材料的刻板印象是无机化合物,但这项研究的目标是有机磁体。这些活动包括识别新的有机磁体,并了解如何通过压力等外部刺激来调节它们的磁性。这个程序展示了如何通过与光的相互作用来研究和控制磁性。这项研究涉及到对不同层次的学生进行培训,包括研究生和本科生。一个重点是支持对STEM感兴趣的妇女。 PI和她的小组成员参与社区外展活动,例如物理学和天文学系的开放日。技术摘要:这是一个发现和研究自旋液态新范例的提案。社区为找到这种物质状态所做的大量努力主要致力于无机材料。相比之下,这项工作主要集中在有机材料上,这是因为它们已经在三角晶格上产生了大量S=1/2的自旋液体候选物。目前的研究超越了这种状态,探索了通过耦合到量子顺电体(量子偶极液体)中波动的电偶极子来驱动自旋液体状态的可能性。 在这个提议中,PI计划测试一个假设,即量子偶极液体材料可以通过改变分子二聚体单元内的电子轨道重叠,在三角晶格上被调谐到S=1/2的“简单”莫特绝缘状态。材料方面的新范式将是对磁性金属-有机框架的研究,其中磁性金属原子或簇通过有机连接体连接成二维或三维网络。理论预测,这些具有金属团簇阻挫晶格的材料可以产生自旋液体和Kitaev自旋液体状态。在这项提案中,拉曼散射光谱将被用作发现新材料特性和理解驱动相互作用的主要工具。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Raman scattering spectra of boron imidazolate frameworks containing different magnetic ions
含不同磁性离子的咪唑硼骨架的拉曼散射光谱
  • DOI:
    10.1063/5.0152070
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Davis, Jackson;Banerjee, Soumyodip;Beccar-Varela, Pilar;Thoi, V. Sara;Drichko, Natalia
  • 通讯作者:
    Drichko, Natalia
Charge and spin interplay in a molecular-dimer-based organic Mott insulator
基于分子二聚体的有机莫特绝缘体中的电荷和自旋相互作用
  • DOI:
    10.1103/physrevb.106.064202
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Natalia Drichko;Shiori Sugiura;Minoru Yamashita;Akira Ueda;Shinya Uji;Nora Hassan;Yoshiya Sunairi;Hatsumi Mori;Elena I. Zhilyaeva;Svetlana Torunova;and Rimma N. Lyubovskaya
  • 通讯作者:
    and Rimma N. Lyubovskaya
Black carbon accumulation in extrapulmonary human tissues [English]
肺外人体组织中黑碳的积累[中文]
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  • 通讯作者:
    Natalia Drichko
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  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
    鹿野田一司
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  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
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  • 通讯作者:
    K. Uchida
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  • 通讯作者:
    Natalia Drichko
二次元トポロジカル絶縁体のエッジ状態のスピン期待値
二维拓扑绝缘体中边缘态的自旋期望
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
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  • 作者:
    Naoyuki Katayama;Kenta Kimura;Yibo Han;Joji Nasu;Natalia Drichko;Yoshiki Nakanishi;Mario Halim,Yuki Ishiguro;Ryuta Satake;Eiji Nishibori;Masahito Yoshizawa;Takehito Nakano;Yasuo Nozue;Yusuke Wakabayashi;Sumio Ishihara;Masayuki Hagiwara;Hiro;駒倉遼,佐々木健二,村上修一
  • 通讯作者:
    駒倉遼,佐々木健二,村上修一

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