现在有强有力的理论证据表明,在施加的磁场中,大范围的阻挫磁体应该支持量子自旋有序。尽管如此,自旋有序并没有打破时间反演对称性的事实使得它在实验中很难被检测到。在这篇文章中,我们继续在[Phys. Rev. B 88,184430(2013)]中开始的主题,探索自旋-自旋序如何在自旋激发谱中揭示自己。基于早期对非弹性中子散射的分析[Phys.Rev.B91,174402(2015)],我们展示了如何使用NMR 1/T_1弛豫速率来识别自旋-自旋态。我们强调的特点,1/T_1的通用功能,使用基于量子力学的描述的自旋-自旋序参量和它的flocks.Turning的特定情况下的自旋-1/2挫折铁磁体,我们表明,从竞争的自旋波激发的信号可以通过一个明智的选择核的网站和领域的方向被抑制。作为一个工作实例,我们展示了正方晶格阻挫铁磁体BaCdVO(PO_4)_2中的P NMR对自旋有序的敏感性。
英文摘要:
There is now strong theoretical evidence that a wide range of frustrated magnets should support quantum spin-nematic order in applied magnetic field. Nonetheless, the fact that spin-nematic order does not break time-reversal symmetry makes it very difficult to detect in experiment. In this article, we continue the theme begun in [Phys. Rev. B 88, 184430 (2013)], of exploring how spin-nematic order reveals itself in the spectrum of spin excitations. Building on an earlier analysis of inelastic neutron scattering [Phys. Rev. B 91, 174402 (2015)], we show how the NMR 1/T_1 relaxation rate could be used to identify a spin-nematic state. We emphasise the characteristic, universal features of 1/T_1, using a symmetry-based description of the spin-nematic order parameter and its fluctuations.Turning to the specific case of spin-1/2 frustrated ferromagnets, we show that the signal from competing spin-wave excitations can be suppressed through a judicious choice of nuclear site and field direction. As a worked example, we show how P NMR in the square-lattice frustrated ferromagnet BaCdVO(PO_4)_2 is sensitive to spin-nematic order.
Thermal effects versus spin nematicity in a frustrated spin-1/2 chain
自旋极化相是一种有趣的物质状态,它缺乏通常的长程偶极序,但它表现出更高的多极序。这使得它的检测非常困难和有争议。最近,核磁共振(NMR)被认为是证实其存在的最合适的技术之一。我们报告了一个$^{17}$ O NMR观察到的局部磁化强度的减少,在极化状态的挫折自旋1/2链$β$ -TeVO $_4$,这是以前提出的一个指纹的自旋自旋反转行为。然而,我们的详细研究表明,通过NMR频移探测到的磁化强度的检测到的缺失部分是热激活的,从而破坏了所研究化合物中的自旋-自旋相的存在。这突出了仔细考虑温度依赖的NMR位移的重要性,这在以前的自旋向列性研究中被忽视了。
NMR evidence for inhomogeneous glassy behavior driven by nematic fluctuations in iron arsenide superconductors
我们提出了在Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_x$)$_2$ As $_2$和Ba(Fe $_{1-x}$ Cu $_x$)$_2$ As $_2$中作为温度、掺杂和磁场的函数的$^{75}$ As核磁共振自旋-晶格和自旋-自旋弛豫速率数据。弛豫曲线表现出广泛的弛豫率分布,与不均匀的玻璃态行为一致,高达100 K。掺杂和温度响应的动态不均匀性的宽度是类似的,通过弹性电阻测量测量的磁化率。我们认为,淬火的随机场耦合到一阶引起的自旋动力学中反映的一个玻璃。
Search for a nematic phase in quasi-2D antiferromagnet CuCrO2 by NMR in electric field
采用同步Cu NMR和电极化的强度技术研究了CuCrO2的磁相图,其主要目的是证明无论样品的冷却历史如何,具有与晶面间无序相关的特定头盔形NMR谱的磁相都具有电极化的强度。我们的结果明确地证实了Sakhratov et al. Phys. Rev. B \bf{94},094410(2016)的假设,即高场低温相实际上是一种3D极性相,其特征在于具有张量序参量的3D磁序。在脉冲场的结果相比,修改后的相图中引入定义的上边界的一阶过渡从3D螺旋的3D极性相。
NMR study of nematic spin fluctuations in a detwinned single crystal of underdoped Ba(Fe$_{1-x}$Co$_{x}$)$_{2}$As$_{2}$
我们报告的实验细节,如何机械解孪晶可以实现串联与高灵敏度的核磁共振测量,并使用这种设置来测量面内各向异性的自旋晶格弛豫率在欠掺杂Ba(Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$)$_{2}$作为$_{2}$与$x=0.048$。各向异性在$T_{N}$处达到最大值30%,恢复数据表明孪晶态自旋涨落的玻璃态行为在完全去孪晶的晶体中持续存在。本文提出了一个用各向异性自旋涨落描述自旋-晶格弛豫速率的理论模型。
Classical Spin Nematic Transition in LiGa$_{0.95}$In$_{0.05}$Cr$_4$O$_8$
本文报道了LiGa $_{0.95}$ In $_{0.05}$ Cr $_4$ O $_8$的$^7$ Li NMR和衍射研究结果,它是LiGa $_{1-x}$ In $_{x}$ Cr $_4$ O $_8$“呼吸”烧绿石家族的一员.通过比热和核磁共振测量,我们发现在$T_f=11$ K下观察到的$x=0$的复杂的一级跃迁序列被一个单一的、明显的二级跃迁所取代。中子和X射线衍射排除了结构对称性降低和磁长程有序作为这种转变的起源。相反,反向蒙特卡罗拟合的磁漫散射表明,低温相可以被描述为一个共线的自旋π态,其特征在于由四极序参数。这种状态也显示了四面体上共线自旋排列之间的短程有序的迹象,这是通过将反向蒙特卡罗自旋配置映射到一个三态颜色模型上来揭示的。
Correlation between Superconductivity and Magnetic Fluctuations in Fe(Se1-xSx) Revealed by 77Se NMR
我们目前的$^{77}$ Se-NMR测量FeSe $_{1-x}$ S $_x$样品与硫含量$x=0,9,15$和$29\%$。除了$x=29\%$之外,在所有样品的NMR光谱中观察到孪晶畴。NMR自旋-晶格弛豫速率表明,磁波动最初增强之间的$x=0\%$和$x=9\%$,但强烈抑制较高的$x$值。所观察到的行为的磁波动平行的超导转变温度$T_c$在这些材料中,提供了强有力的证据的主要重要性的磁波动的超导性,尽管在这个系统中存在的量子临界。
Interrelationships between nematicity, antiferromagnetic spin fluctuations and superconductivity: Role of hotspots in FeSe$_{1-x}$S$_{x}$ revealed by high pressure $^{77}$Se NMR study
Hedgehog Spin-vortex Crystal Antiferromagnetic Quantum Criticality in CaK(Fe1-xNix)4As4 Revealed by NMR
在大多数铁基超导体(SC)中观察到两种有序态,即反铁磁性和向列性。与这些SC相反,新发现的SC CaK(Fe $_{1-x}$ Ni $_x$)$_4$ As $_4$显示出反铁磁(AFM)状态,称为刺猬自旋涡旋晶体结构,没有无序,为研究自旋涨落与SC之间的关系提供了机会,而没有任何自旋涨落的影响。我们对CaK(Fe $^{75}$ Ni $_x$)$_4$ As $_4$(0 $\le x\le$ 0.049)的核磁共振研究表明,CaK Fe $_4$ As $_4$位于接近隐藏的刺猬SVC AFM量子临界点(QCP)。在CaK(Fe $_{1-x}$ Ni $_x$)$_4$ As $_4$中没有向列性的磁性QCP突出了铁基SC中自旋涨落与超导电性的紧密联系。化学计量组成的优点也使得CaKFe $_4$ As $_4$成为进一步详细研究无无序效应的铁基SC中磁性QCP与超导性之间关系的理想平台。
133Cs-NMR study on aligned powder of competing spin chain compound Cs2Cu2Mo3O12
S = 12的竞争自旋链化合物Cs2 Cu 2 Mo 3 O 12具有两个主要的交换作用,最近邻铁磁J1= 93 K,次近邻反铁磁J2= +33 K,在高磁场区可能表现为反Tomonaga-Luttinger液体(TLL)态. Sato等人最近的理论研究表明,在自旋TLL态中,自旋涨落预计是高度各向异性的,即,其横向分量被抑制。我们以前对本系统的NMR研究表明,对核自旋弛豫的主要贡献来自于纵向分量。为了得出自旋涨落的横向分量被抑制的结论,超精细耦合的知识是必不可少的。本文专门研究了~(133)Cs-NMR位的超精细耦合,证明了连接核自旋弛豫和横向自旋涨落的超精细耦合的各向异性部分相当大,为A_an=+770 Oe/mu_B。
Nematic transition and highly two-dimensional superconductivity in BaTi$_2$Bi$_2$O revealed by $^{209}$Bi-nuclear magnetic resonance/nuclear quadrupole resonance measurements
在这篇快速通讯中,一组$^{209}$ Bi-核磁共振(NMR)/核四极共振(NQR)测量已经完成,从微观角度研究超导(SC)BaTi $_2$ Bi $_2$ O的物理性质。5~K时的NMR和NQR谱可以用非零的面内各向异性参数$η$再现,表明在Bi位处的面内四重对称性破缺而没有任何磁序,即,“电子竞技”。在SC状态下,核自旋-晶格弛豫速率除以温度,$1/T_1T$,不改变,甚至低于$T_{\rm c}$,而一个明确的SC过渡与抗磁信号观察。这一观察结果可归因于BaTi $_2$ Bi $_2$ O中的强二维性。通过比较BaTi $_2$ $Pn$ $_2$ O($Pn$ = As,Sb,Bi)的NMR/NQR结果,发现BaTi $_2$ Bi $_2$ O与BaTi $_2$ Sb $_2$ O和BaTi $_2$ As $_2$ O的正常和SC性质有很大的不同,这可能解释了该体系中$T_{\rm c}$的双圆顶结构.
Nematic Fluctuations in Iron-Oxychalcogenide Mott Insulators
向列波动发生在从液晶到生物分子到固体的广泛的物理系统中,例如外来磁体、铜酸盐和铁基高$T_c$超导体。向列涨落被认为与铁基超导体中库珀对的形成密切相关。目前还不清楚这种向列性中固有的各向异性是否来自电子自旋或轨道自由度。研究了结构上与铁磷属元素化物超导体相似的铁基莫特绝缘体La $_{2}$ O $_{2}$ Fe $_{2}$ O $M$ $_{2}$ $M$ =(S,Se)。它们的电子相图也接近铁磷属元素化物。核磁共振(NMR)揭示了一个关键的慢下来的自旋晶格弛豫速率($1/T_1$)观察到的涨落。这是通过使用穆斯堡尔谱在类似的温度范围内观察电场梯度的变化来补充的。应用于原子核结构的中子对分布函数技术揭示了在很宽的温度范围内存在局部的$C_2$波动,而中子衍射表明,全球$C_{4}$对称性被保留。理论建模的几何挫折自旋$1$海森堡模型与双二次和单离子各向异性条款提供了解释的磁涨落的隐藏的四极自旋波动。向列性与几何阻挫磁性密切相关,后者来自轨道选择性。结果突出的轨道秩序和自旋波动的出现在铁基氧硫族化合物的向列性。在这些莫特绝缘体内的磁通波动的检测扩展了显示短程磁通断裂的铁基材料的组。
A unified phase diagram of F-doped LaFeAsO by means of NMR and NQR parameters
我们目前$^{75}$作为核磁共振和四极共振结果(NMR,NQR)的一组新的LaFeAsO $_{1-x}$ F $_x$多晶样品。改进的合成条件导致更均匀的样品,更好地控制氟含量。结构$\equiv$的磁,超导转变温度已被确定的NMR自旋晶格弛豫率和交流磁化率测量。如此确定的相图偏离公布的一个,特别是低F掺杂浓度。然而,如果从NQR谱确定掺杂水平,则两个相图可以被调和。磁性和超导性的本体共存和纳米级分离成低掺杂样和高掺杂样区域的情况下,已被证实。在磁性和超导性的边界处对欠掺杂样品的附加频率依赖的强度、自旋-自旋和自旋-晶格弛豫率测量表明,正交性和磁性起源于低掺杂区,超导性首先在高掺杂区发展。
NMR evidence for a loop-current state with broken $C_6$ symmetry in the charge-ordered CsV$_3$Sb$_5$
Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所);Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics(北京凝聚态物理国家研究中心);School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学学院)