Low energy spin excitations in doped copper oxide spin chains

掺杂氧化铜自旋链中的低能自旋激发

基本信息

项目摘要

One dimensional cuprates are important model systems which allow for reasonable comparisons of theory and experiment like only few other solid state materials. For undoped systems, the theoretical model is exactly solvable (Bethe-Ansatz), whereas in doped systems numerical methods yield meaningful results. Therefore, many physical properties such as spin excitations are theoretically accessible. It was thus even more surprising when we found evidence for a spin gap in a S=1/2 spin chain doped with S=1 impurities in our preliminary work using nuclear magnetic resonance (NMR), which was never expected or evidenced before in theory or experiment, respectively. There seems to be an unexplored reason for this gap in the spin excitations which will be investigated in the course of this research project. The applicant is convinced that the origin of this spin gap can be unraveled within this project by means of NMR and with the help of national and international cooperation. The results promise important information for the discussion of the physical properties of higher dimensional and more complex materials where it is much more difficult to apply theoretical or numerical methods to explain the origin of gaps in the spin excitation spectra. The project is placed within the fundamental research. Experimental work on model systems should lead to new information which helps to clarify similar issues in other doped antiferromagnets, which are the basis of unconventional superconductors and many other correlated electron systems.
一维铜氧化物是一种重要的模型体系,它和其他一些固态材料一样,可以进行理论和实验的合理比较。对于未掺杂的系统,理论模型是完全可解的(Bethe-Anglands),而在掺杂系统的数值方法产生有意义的结果。因此,许多物理性质,如自旋激发,在理论上是可以实现的。因此,当我们在我们的初步工作中使用核磁共振(NMR)发现掺杂有S=1杂质的S=1/2自旋链中的自旋间隙的证据时,更令人惊讶的是,这在理论或实验中分别是从未预期或证明的。似乎有一个未探索的原因,这将在本研究项目的过程中调查的自旋激发的差距。申请人相信,在国家和国际合作的帮助下,该自旋间隙的起源可以在该项目中通过NMR来解开。结果承诺的重要信息的讨论更高的维度和更复杂的材料的物理性质,这是更困难的应用理论或数值方法来解释自旋激发光谱中的间隙的起源。该项目属于基础研究。对模型系统的实验工作应该会带来新的信息,有助于澄清其他掺杂反铁磁体中的类似问题,这些反铁磁体是非常规超导体和许多其他相关电子系统的基础。

项目成果

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Spin gap in the single spin- 12 chain cuprate Sr1.9 Ca0.1 CuO3
单自旋中的自旋间隙- 12链铜酸盐Sr1 9 Ca0 1 CuO3
  • DOI:
    10.1103/physrevb.89.184410
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Franziska Hammerath;Eva Maria Brüning;Samuele Sanna;Yannic Utz;Neela Sekhar Beesetty;Romouald Saint-Martin;Aexandre Revcolevschi;Christian Hess;Bernd Büchner;Hans-Joachim Grafe
  • 通讯作者:
    Hans-Joachim Grafe
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