Magnetization Plateau Observed by Ultra-High Field Faraday Rotation in a Kagomé Antiferromagnet Herbertsmithite
为了研究ZnCu 3（OH）6Cl 2的强场磁化过程，在高达190 T的磁场中对单晶进行了法拉第旋转（FR）测量.从FR角评估的磁化数据在低温下表现出150 T以上的饱和行为，这归因于1/3磁化平台。基于最近邻海森堡模型的理论模型再现了磁化过程的整体行为。这表明在基态下，赫氏石是一种近似的可果美反铁磁体，拥有一种理想的量子自旋液体。一个显着的特点是超线性磁化强度的增加，这是在对比的布里渊函数型增加通过常规的磁化强度测量观察到的，并表示从位于Zn网站的FR信号的自由自旋的贡献减少。
2020-09-26 cond-mat.str-el
The symmetry of the spin Hamiltonian in herbertsmithite, a spin-1/2 kagomé lattice
本文对ZnCu $_{3}$（OH）$_{6}$ Cl $_{2}$取向粉末沿取向场和垂直于取向场的磁化强度进行了测量。我们发现两个方向的磁化强度有很大的不同。它在低测量场$H$或高温下最大。我们表明，在高温下的差异必须出现伊辛交换各向异性。这使我们能够解释μ子自旋旋转数据在$T\to 0$在一个异国情调的铁磁基态。
2009-04-21 cond-mat.str-el
Dynamic Scaling in the Susceptibility of the Spin-1\2 Kagome Lattice Antiferromagnet Herbertsmithite
自旋为1/2的kagome晶格反铁磁矿物ZnCu $_{3}$（OH）$_{6}$ Cl $_{2}$是量子自旋液体基态的候选材料。我们表明，这种材料的磁响应显示一个不寻常的标度关系，在这两个散装交流磁化率和低能量动态磁化率测量的非弹性中子散射。$χT^α$与$α\simeq 0.66$的量可以表示为$H/T$或$ω/T$的通用函数。这种缩放讨论中看到的系统中的无序或接近量子临界点的影响类似的行为。
2010-04-06 cond-mat.str-el
Correlated impurities and intrinsic spin liquid physics in the kagome material Herbertsmithite
低能非弹性中子散射在可果美自旋液体化合物ZnCu 3（OD）6Cl 2（Herbertsmithite）单晶上揭示了能量转移E < 0.8 meV（~J/20）时杂质自旋之间的反铁磁相关性。动量的依赖性显着不同，从更高的能量散射所产生的内在的戈薇自旋。低能量波动的特点是波矢（1 0 0）和（0 0 3/2）附近的漫散射，这是一致的反铁磁相邻的三角形（Zn）中间层上的最近邻铜杂质对之间的相关性。相应的杂质晶格类似于一个简单的立方晶格在稀释极限低于逾渗阈值。这样的杂质模型可以描述先前的中子、NMR和比热数据。低能中子的数据是一致的存在下，一个小的自旋间隙（Δ ~ 0.7 meV）的可果美层，类似于最近观察到的NMR。区分铜杂质散射和平面可果美铜自旋散射的能力为探索本征自旋液体物理提供了新的途径。
2015-12-21 cond-mat.str-el
Comment on "Correlated impurities and intrinsic spin liquid physics in the kagome material Herbertsmithite" (T. H. Han et al., Phys. Rev. B 94, 060409(R) (2016))
最近，Han等人基于将杂质对其热力学性质的贡献与可果美晶格的贡献分开，对观察到的$\rm ZnCu_{3}(OH)_6Cl_2$赫氏硅钙石的行为进行了分析。作者开发了一个杂质模型来解释实验数据，并声称它与可果美层中存在的小自旋能隙是相容的。我们认为，他们提倡的模型是有问题的，与$\rm ZnCu_{3}(OH)_6Cl_2$的内在属性的观察和解释在最近的实验和理论研究相冲突。我们表明，在可果美层的间隙的存在本身并不是一个至关重要的，因为它不支配的热力学和运输性能的$\rm ZnCu_3(OH)_6Cl_2$。磁场中热输运的测量可以阐明$\rm ZnCu_{3}(OH)_6Cl_2$自旋液体物理的量子临界特性。
2016-09-18 cond-mat.str-el
Scale-free antiferromagnetic fluctuations in the S=1/2 kagome antiferromagnet herbertsmithite
赫贝斯密斯矿[ZnCu 3（OH）6 Cl 2]是s = 1/2 kagome反铁磁体的一种接近理想的实现，其中子能谱和漫中子散射揭示了量子自旋液体的标志性性质：在没有时间平均有序矩的情况下，瞬时短程反铁磁关联。这些动力学反铁磁关联仅很弱地依赖于中子能量转移和温度，并持续到25 meV和120 K。在低能量转移的磁散射的低Q值的位移观察到随着温度的升高，提供了无隙自旋的证据。有人认为，这些意见提供了重要的证据，有利于（掺杂）莫特绝缘体的RVB理论。
2009-12-21 cond-mat.str-el
Emergence of spin singlets with inhomogeneous gaps in the kagome Heisenberg antiferromagnets Zn-barlowite and herbertsmithite
由挫挫自旋排列在角共享三角形晶格中形成的kagome Heisenberg反铁磁体是容纳由纠缠自旋单态组成的量子自旋液体（QSL）基态的主要候选者。但是，由于存在各种竞争态，因此很难对QSL的基态进行令人信服的理论预测，需要从模型材料中寻找实验线索。kagome晶格材料Zn-barlowite ZnCu $_{3}$（OD）$_{6}$ FBr和herbertsmithite ZnCu $_{3}$（OD）$_{6}$ Cl $_2$不表现出长程序，并且它们被认为是迄今已知的kagome海森堡反铁磁体的最佳实现。本文利用$^{63}$ Cu原子核四极共振结合拉普拉斯逆变换（ILT），对无序影响下精细量子基态的不均匀性进行了局域探测。我们提出了直接的证据与空间变化的激发间隙的自旋单线态的逐渐出现，但即使在远低于超交换能量标度的温度下，其分数被限制在约60%的总自旋。理论模型需要考虑无序的作用，以解释观察到的非均匀间隙行为。
2022-03-08 cond-mat.str-el
The Herbertsmithite Hamiltonian: $μ$SR measurements on single crystals
我们提出了横向场μ子自旋旋转/弛豫测量自旋1/2 kagome反铁磁体Herbertsmithite单晶。我们发现，当磁场垂直于kagome平面时，自旋更容易极化。我们表明，不同方向之间的磁化强度的差异不能单独由Dzyaloshinksii-Moriya型相互作用来解释，并且存在各向异性的轴向相互作用。
2010-12-16 cond-mat.str-el
Nature of optical excitations in the frustrated kagome compound Herbertsmithite
光学电导率测量相结合的密度泛函理论计算，以了解的电动力学响应的挫折莫特绝缘体Herbertsmithite $\mathrm{ZnCu_{3}(OH)_{6}Cl_{2}}$和密切相关的kagome晶格化合物$\mathrm{Y_{3}Cu_{9}(OH)_{19}Cl_{8}}$。我们确定这些材料的电荷转移，而不是莫特-哈伯德绝缘体，类似于高$T_c$铜酸盐母体化合物。带边分别为3.3和3.6 eV，确定了这些化合物的绝缘性质。在带隙内，我们观察到Cu $3d$轨道之间的偶极禁戒局部电子跃迁在1- 2 eV的范围内。与\textit{ab initio}计算的帮助下，我们表明，在这些系统中的电动力学响应是直接相关的现场库仑排斥的作用：而电荷转移过程有其起源的配体带和铜$3d$上哈伯德带之间的过渡，\textit{local} $d$ - $d$激发仍然相当不受相关性。
2017-11-30 cond-mat.str-el
Nuclear relaxation rates in the Herbertsmithite Kagome antiferromagnets ZnCu3(OH)6Cl2
利用Moriyas Gaussian近似和多频矩外推法计算了Kagome晶格上自旋半海森堡反铁磁体的局域谱函数和核磁弛豫率（1/T1）.的温度依赖性的计算速率进行比较与氧1/T1核磁共振数据在Herbertsmithite。我们发现，高斯近似1/T1的行为定性类似于实验的速率急剧下降，在低温下，与自旋能隙的行为一致。然而，即使在室温下，这种近似也大大低估了1/T1的大小。从外推的多个频率的时刻得到的速率给出非常好的协议与室温NMR数据与J = 195 +/- 20 K和超精细耦合独立于其他测量确定。多个频率矩的使用还导致在局部结构因子中的附加低频权重。我们的计算与较高的频率时刻的收敛在低温下分解，这表明在系统中存在较长范围的动态相关性，尽管非常短范围的静态相关性。
2016-09-01 cond-mat.str-el
Evidence for a Parity Broken Monoclinic Ground State in the S = 1/2 Kagomé Antiferromagnet Herbertsmithite
在理想Kagomé晶格上，S = 1/2的最近邻自旋相互作用可以形成多种量子纠缠态，包括量子自旋液体和价键固体.在实际材料中，额外的微扰自旋相互作用的存在可能会进一步扩大纠缠态的种类，最近的理论分析表明，这些纠缠态可以通过特定离散点群对称性的自发丧失来识别。在这里，我们全面解决的基态点群对称性的原型Kagomé SL候选人ZnCu $_3$（OH）$_6$ Cl $_2$（Herbertsmithite）使用光学椭偏法和波长相关的多谐波光学偏振法相结合。我们发现了一个微妙的宇称打破单斜结构扭曲的温度高于最近邻交换能标度。令人惊讶的是，宇称破缺的序参量在冷却后显著增强，并密切跟踪最近邻自旋相关的建立，这表明它在能量上受到SL状态的青睐。改进的低温对称群大大限制了可行的基态的数量，并且在微扰极限下，指向形成一个$Z_2$条纹SL基态-一个SL类似物的液晶。
2019-10-30 cond-mat.str-el
Infrared phonons as a probe of a spin-liquid states in herbertsmithite ZnCu3(OH)6Cl2
本文报道了一种单结晶铁碳镁石在平行和垂直于铜原子可果美面两种偏振方向上的红外反射光谱随温度的变化关系。我们观察到的异常加宽的低频声子可能引起的奇异的动态磁序的自旋液体的波动。
2017-01-23 cond-mat.str-el
First-principles determination of Heisenberg Hamiltonian parameters for the spin-1/2 kagome antiferromagnet ZnCu3(OH)6Cl2
锌铜矿（ZnCu 3（OH）6Cl 2）通常被认为是迄今为止已知的高度受抑的反铁磁戈薇晶格的最佳实现。我们采用密度泛函理论计算，以确定八个交换耦合常数的基础海森堡哈密顿量。我们发现最近邻耦合J1远远超过所有其他耦合。然而，次近邻kagome层耦合的0.019 J1和层间耦合高达-0.035 J1稍微修改完美的反铁磁kagome哈密顿量。有趣的是，最大的层间耦合是铁磁的，即使没有Cu杂质的Zn层。此外，我们验证我们的DFT方法，将其应用到kapellasite，多晶型的herbertsmithite这是已知的实验表现出竞争交换相互作用。
2014-01-30 cond-mat.str-el
Herbertsmithite and the Search for the Quantum Spin Liquid
量子自旋液体形成了一类新的物质，尽管存在强交换相互作用，但在最低测量温度下，自旋并不有序。通常，这些发生在晶格中，以阻止磁性的出现。在二维中，经典的例子是由角共享三角形组成的kagome晶格。有多种矿物的过渡金属离子形成这样的晶格。因此，已经研究了其中的一些，然后进行合成，以获得更原始的样品。特别值得注意的是2005年Dan Nocera小组的报告，该报告合成了由位于可果美晶格上的铜离子晶格组成的赫伯茨米特，尽管存在17 meV的大交换相互作用，但在最低测量温度下确实不有序。在过去的十年中，这种材料被广泛研究，产生了许多有趣的惊喜，反过来又激发了对kagome晶格上自旋1/2海森堡模型的理论研究的兴趣。在这篇学术讨论会文章中，我将回顾这些进展，然后讨论潜在的未来方向，包括实验和理论，以及掺杂这些材料的挑战，希望这可能导致发现新的拓扑和超导相。
2016-12-02 cond-mat.str-el
Field-Induced Freezing of a Quantum Spin Liquid on the Kagome Lattice
本文报道了S= 12 Cu ~（2+）反铁磁体Herbertsmithite ZnCu_3（OH）_6Cl_2在磁场为2 ~ 12 T、温度为45 mK时的~（17）O NMR谱。虽然Herbertsmithite在零磁场下表现出无带隙的自旋液体行为，但我们发现在亚开尔文温度下由外加磁场诱导的自旋固相不稳定性。后一阶段显示出很大程度上抑制的时刻$\lesssim 0.1\muB$和缺口的激励。H-T相图表明在小而有限的磁场μ 0 Hc=1.55（25）T处存在量子临界点。我们讨论了这一发现的光的微扰Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，理论上提出了维持量子临界制度的量子戈薇海森堡反铁磁模型。
2011-11-29 cond-mat.str-el
A novel Kagome uud-ddu spin order in Heisenberg spin-1/2 Clinoatacamite Cu$_4$(OH)$_6$Cl$_2$, the parent compound of Herbertsmithite
本研究在自旋液体候选材料Herbertsmithite的母体斜氯铜矿中，发现了零场下新型二维uud-ddu非共面Kagome自旋序，明确了其两级磁转变行为，解决了相关神秘磁相的疑难问题。
2024-11-02 cond-mat.str-el quant-ph
Origin of Magnetic Ordering in a Structurally-Perfect Quantum Kagome Antiferromagnet
简单的海森堡最近邻量子kagome反铁磁模型的基态是一种磁无序的自旋液体，然而各种微扰可能导致根本不同的状态。在这里，我们揭示了结构完美的可果美材料YCu $_3$（OH）$_6$ Cl $_3$中磁有序的起源，它没有普遍存在的杂质问题。{ \it Ab-initio}计算和磁化率模拟表明，与典型的赫氏矿类似，最近邻交换是目前占主导地位的各向同性相互作用。Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）的磁各向异性推导出电子自旋共振和比热测量，但是，显着大于在herbertsmithite。通过增强戈薇平面内的自旋相关性，这种各向异性对于磁有序是必不可少的。我们的研究隔离DM各向异性的影响，从其他扰动和明确地证实了理论相图。
2020-07-09 cond-mat.str-el
Topological excitations and the dynamic structure factor of spin liquids on the kagome lattice
最近对自旋为1/2的kagome晶格反铁磁体ZnCu 3（OH）6Cl 2（Herbertsmithite）的中子散射实验首次提供了在二维空间中量子自旋液体状态中的分数激发的证据。与现有的自旋液体理论模型相比，测得的动态结构因子揭示了一个激发连续体，它是显着平坦的频率的函数，几乎没有动量依赖性沿几个高对称性方向。在这里，我们表明，许多实验观察到的功能可以解释在Z2自旋液体的拓扑vison激发的存在。这些介子在可果美晶格上形成平坦的能带，因此充当自旋携带激发的动量汇，这些自旋携带激发通过中子散射探测。我们计算了两种不同的Z2自旋液体的动态结构因子，发现其中一种描述了Herbertsmithite以及以上的一个非常低的能量截止。
2013-08-09 cond-mat.str-el
Is Herbertsmithite far from an ideal antiferromagnet? Ab-initio answer including in-plane Dzyaloshinskii-Moriya interactions and coupling with extra-plane impurities
Sorbonne Université, CNRS, Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée, LPTMC（索邦大学，法国国家科学研究中心，凝聚态物质理论物理实验室）；Universitat Rovira i Virgili（罗维拉-伊-维尔吉利大学）；ICREA（加泰罗尼亚高级研究所）
赫伯特司石的磁性行为受平面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和额外平面杂质影响，表明二维模型无法完全描述其物理特性。
2025-11-03 cond-mat.str-el
Crystal chemistry criteria of the existence of spin liquids on the kagome lattice
计算和分析了25个具有前景的自旋液体--揭示了这些化合物的结构与磁性之间的主要相关性。已经证明，在所有的AFM可果美铜氧化物，包括herbertsmithite，存在的交换相互作用和反对称各向异性交换（Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用）之间的竞争，磁性离子不连接到可果美晶格中的反转中心。这种竞争在所有的可果美原子力显微镜中得到加强，除了赫氏石，通过第三种长度J3磁耦合（沿着三角形边缘的线性链中的强J3（J12）次近邻耦合和沿着六边形对角线的非常弱的FM或AFM J3（Jd）耦合）的各向异性（对偶性）。上述耦合在晶体学上是相同的，但分为两种不同强度的磁相互作用。J3耦合对偶的存在源于kagome格的结构本身。只有双J3耦合与各向异性DM相互作用的组合贡献才能够抑制kagome AFM的挫折。已经证明，在赫伯罗特中消除这种二元性的可能性，使其成为自旋液体，构成了戈薇系统中罕见的幸运事件。三个晶体化学标准的自旋液体的存在下的kagome晶格已被确定：第一，存在的挫折kagome晶格与强占主导地位的反铁磁最近邻J1耦合只相互竞争的小三角形;第二，这些挫折kagome晶格的磁隔离;和第三，不存在的对偶性的第三个长度J3磁耦合。
2021-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Li doping kagome spin liquid compounds
铁橄榄石和锌掺杂的钾镁矾是实验上实现二维带隙可果美自旋液体的两种化合物。理论上，有人提出电荷掺杂量子自旋液体会产生奇异的金属态，如高温超导性。然而，最近的一项实验表明，成功的锂掺杂后，即使在重掺杂的情况下，也令人惊讶地显示出绝缘状态，这很难用多体物理来解释。利用第一性原理计算，对这两种化合物的锂插层掺杂效应进行了全面的研究。对于Li掺杂的六方锂矿，我们确定了Cl-（OH）$_3$ -Cl五面体位点处的优化Li位置，而不是先前推测的Cl-（OH）$_3$四面体位点。随着Li掺杂浓度的增加，由于Li离子向Cu离子的电荷转移，饱和磁化强度线性下降。此外，我们发现，Li与附近的（OH）$^-$和Cl $^-$离子形成化学键，这降低了周围的化学势，并捕获电子，如局部电荷分布所证明的，解释了实验测量的绝缘行为。虽然锌掺杂的巴氏石具有与锂掺杂的巴氏石不同的结构，但其表现出与锂掺杂的巴氏石相同的特征。我们认为Li掺杂这类Kagome自旋液体不能实现奇异金属态，其他方法还有待进一步探索，如用不同价电子的元素替代。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Renormalization group analysis of competing quantum phases in the J1-J2 Heisenberg model on the kagome lattice
最近发现的中子散射实验的Kapellasite和Herbertsmithite以及可能的自旋液相的理论计算已经恢复了兴趣的磁性现象的戈薇晶格。研究了S=1/2海森堡kagome模型的量子相图随最近邻耦合J1和次邻耦合J2的变化。利用赝费米子泛函重整化群，我们发现了四种磁量子序（q=0序、立方序、铁磁序和Sqrt{3}x \Sqrt{3}序）以及扩展的磁无序区，并由此确定了钙钛矿可能的参数区域.在无序区域J2/J1<<1，在带边界处观察到的对于Herbertsmithite的磁化率的平坦性可以与小的J2>0耦合的存在相协调。特别是，我们分析了二聚体相关的不同价键晶体（VBC）模式，这是强烈的不均匀性，表明拒绝在RG流中的VBC顺序。
2013-03-03 cond-mat.str-el
Site-Specific Structure at Multiple Length Scales in Kagome Quantum Spin Liquid Candidates
在实际物质中实现量子自旋液体（QSL）基态是凝聚态物理研究的前沿课题。在这种追求中，充分表征缺陷的结构和影响至关重要，因为这些缺陷会显著影响脆弱的QSL物理。在这里，我们进行了各种尖端的同步加速器X射线散射和光谱技术，我们提出了新的方法，为特定地点的衍射和L-边锌吸收光谱。实验结果以及我们的第一性原理计算解决了两个领先的可果美QSL候选人，锌取代的巴洛石铜$_3$锌$_{x}$铜$_{1-x}$（OH）$_6$ FBr和Herbertsmithite铜$_3$锌（OH）$_6$氯$_2$的本地和远程结构的突出问题。在探测的所有长度尺度上，没有证据表明Zn取代了可果美层，从而保留了可果美晶格的QSL物理学。我们的计算表明，反位无序是不是积极有利的，甚至更不利的锌-barlowite相比，herbertsmithite。特定位点的X射线衍射测量的锌巴洛石揭示，Cu $^{2+}$和Zn $^{2+}$选择性地占据不同的层间位点，在对比的herbertsmithite。使用第一次测量的Zn L-边非弹性X-射线吸收光谱结合计算，我们发现了一个系统之间的相关性损失的反转对称性从假八面体（herbertsmithite）三角棱柱协调（锌barlowite）与出现一个新的峰值。总的来说，我们的测量表明，锌-巴洛石具有结构优势，使其磁性能更接近理想的QSL候选人：其kagome层是高度耐磁缺陷，…
2020-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fractionalized excitations in the spin liquid state of a kagomé lattice antiferromagnet
磁性材料中可能会出现新的物理学，其中量子涨落由于维度的降低和强烈的挫败而增强。一个长期寻找的例子是共振价键（RVB）状态，其中原子磁矩是强相关的，但即使在T -> 0的极限下也不会有序或冻结。RVB的基态不破坏传统的对称性，如晶格平移或自旋旋转。这种量子自旋液体在二维空间中的实现将代表一种新的物质状态。人们认为自旋液体物理在高温超导现象中起着重要的作用，自旋液体状态的拓扑性质可能在量子信息领域中有应用。我们提出了自旋1/2 kagomé晶格反铁磁体ZnCu 3（OD）6Cl 2（也称为herbertsmithite）的单晶样品的自旋激发的中子散射测量。我们在二维磁体中观察到的自旋连续体是第一个引人注目的。这些结果可以作为赫氏体中量子自旋液体状态的关键指纹。
2013-07-18 cond-mat.str-el
Properties of an algebraic spin liquid on the kagome lattice
在最近的工作中，我们讨论了一种特殊的代数自旋液体（ASL）可能是S = 1/2 kagome晶格海森堡反铁磁体的基态。这种没有自旋能隙的状态，在最近对锌铜矿（ZnCu 3（OH）6Cl 2）的实验中很有吸引力。在这里，我们更详细地研究这个ASL的属性，使用低能量有效场论和Gutzwiller投影波函数。我们确定的竞争秩序的ASL -其中，我们发现一组磁订单躺在M-点的布里渊区，q = 0磁有序状态，“黑斯廷斯”价键固体（VBS）状态，和模式的矢量自旋手性排序对应的Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）的相互作用项存在于herbertsmithite。我们讨论了在实验中的磁性和VBS竞争订单的检测。虽然我们专注于一个干净的系统没有DM相互作用，我们认为小DM相互作用的影响，并认为，令人惊讶的是，它会导致自发破缺的时间反演对称性（DM相互作用，保持XY自旋旋转对称性，也有XY磁序）。我们对投影波函数的分析提供了对表征ASL所有低能激发的“费米速度”的估计-这使我们能够估计比热，这与实验相比是有利的。我们还研究了投影波函数的自旋和键关联，并与有效场论的结果进行了比较。虽然有效场论中的自旋关联和波函数似乎匹配得相当好（尽管不完全），但键关联更令人困惑。最后，我们讨论的实验在赫氏石，并作出几个预测。
2008-06-09 cond-mat.str-el
Electron correlation effects and spin-liquid state in the Herbertsmithite Kagome lattice
本文利用实空间变分量子蒙特卡罗方法，结合共振价键波函数，研究Herbertsmithite Kagome体系中Zn掺杂浓度对电子关联效应的影响，并探讨了由长程关联能驱动的量子自旋液体态的形成机制。
2024-11-06 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Quantifying the Phase Diagram and Hamiltonian of $S=1/2$ Kagome Antiferromagnets: Bridging Theory and Experiment
Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Department of Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学应用物理系）；Neutron Scattering Division, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室中子散射部）
本文通过大规模模拟研究S=1/2 kagome反铁磁体的相图和哈密顿量，揭示了herbertsmithite和Zn-barlowite的QSL相空间，并提供了理论与实验的有力结合。
2026-01-14 cond-mat.str-el
Low temperature magnetization of the S=1/2 kagome antiferromagnet ZnCu_3(OH)_6Cl_2
我们测量了S=1/2 kagome反铁磁体Herbertsmithite的直流磁化强度，其值可低至0.1K。没有自旋冻结的迹象，观察到与前muSR和交流磁化率的结果。低温磁响应由缺陷贡献主导，其表现出新的能量标度$\simeq 1$ K，可能反映了缺陷的耦合。当磁场强度H> 8 T时，缺陷成分在低温下达到饱和，这使我们能够估计T=1.7K时非饱和的本征可果美磁化率的上限。
2007-10-02 cond-mat.str-el
Single crystal growth of Cu4(OH)6BrF and universal behavior in quantum spin liquid candidates synthetic barlowite and herbertsmithite
合成的巴洛石Cu 4（OH）6 BrF是一种新型的量子自旋液体（QSL）主体，含有由层间Cu 2+离子分隔的S=1/2的可果美层。类似于合成的赫氏矿物ZnCu 3（OH）6Cl 2，已经报道了Zn 2+取代层间Cu 2+诱导QSL基态。在这里，我们报告了一个可扩展的合成单晶Cu 4（OH）6 BrF。通过X射线、中子和电子衍射测量，结合魔角旋转19 F和1H NMR光谱，我们解决了先前报道的层间Cu 2+离子的位置无序，并发现该结构在正交空间群Cmcm中得到最好的描述，晶格参数a = 6.665（13）A，b = 11.521（2）A，c = 9.256（18）A和层间Cu ~（2+）离子的有序排列。O-H和F-H伸缩振动频率的红外光谱测量表明，Zn ~（2+）取代Cu ~（2+）后仍保持正交对称性。比热和磁化率测量的Zn取代的巴洛石，ZnxCu 4-x（OH）6 BrF，揭示了惊人的相似性的行为ZnxCu 4-x（OH）6Cl 2。这些相似之处意味着即使在存在小的对称性破缺扭曲的情况下，铜戈薇晶格的普遍行为。因此，合成的巴洛石证明了合成的Cu 2 + kagome矿物的物理学的普遍性，并进一步发展真正的QSL状态。
2018-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay of thermal and quantum spin fluctuations on the kagome lattice
我们提出了一个拉曼光谱研究的Herbertsmithite ZnCu 3（OH）6Cl 2，第一次实现的海森堡s=1/2反铁磁体上的一个完美的kagome晶格。该化合物的磁激发谱主要由两个组成部分，高温准弹性信号和低温，宽的最大值。后者有一个线性的低能量斜率，并延伸到高能量。我们已经研究了这两个信号的温度依赖性和对称性。我们的数据与以前的计算结果一致，并指出自旋液体基态。
2010-06-10 cond-mat.str-el
Gapless spin liquid in the kagome Heisenberg antiferromagnet with Dzyaloshinskii-Moriya interactions
大量的证据表明，最近邻的$S = 1/2$反铁磁海森堡模型在kagome晶格上的基态是一个无带隙的自旋液体。许多候选材料的实现这个模型具有另外的Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）的相互作用。我们研究了这个系统的张量网络方法，并推导出一个弱的，但有限的DM相互作用是需要不稳定的无隙自旋液体状态。的临界幅度，$D_c/J \simeq 0.012(2)$，位于远低于DM强度提出的可果美材料herbertsmithite，表明需要重新评估的明显的自旋液体行为在这个系统中报告。
2018-12-01 cond-mat.str-el
Spin Liquid Ground State in the Frustrated Kagome Antiferromagnet MgCu3(OH)6Cl2
我们报道了Mg{x}Cu{4-x}（OH）6Cl 2与x \sim 1的muSR实验，x \sim 1是一种与Herbertsmithite同构的新材料，表现出自旋1/2（Cu^{2+}）的规则kagome平面，因此是自旋液体基态的候选者。我们证明了在20 mK（\sim J/10 ^4）以下不存在任何磁有序。我们详细研究了零场和外加纵向场下的自旋动力学，并提出了一种基于低T缺陷的解释来解释在量子自旋液体相中观察到的非常规动力学。
2014-10-02 cond-mat.str-el
Quantum kagome antiferromagnet: ZnCu3(OH)6Cl2
Herbertsmithite，ZnCu3（OH）6Cl2，是在几何上完美的kagome晶格上的自旋液体行为的原型候选者。它的发现和没有任何证据表明自旋冻结到迄今为止最低的探测温度，使人们能够在前所未有的温度范围内探索与kagome相关的物理学性质。我们回顾了它的性质，并讨论了一些悬而未决的问题。还进行了与模型的初步比较。
2011-07-20 cond-mat.str-el
Kapellasite: a kagome quantum spin liquid
磁化率，核磁共振，muSR，和非弹性中子散射测量表明，kapellasite，Cu 3 Zn（OH）6Cl 2，几何受挫自旋1/2 kagome反铁磁体多晶型的herbertsmithite矿物，是一个无隙自旋液体与受挫的相互作用，表现出不寻常的动态短程相关性的非共面cuboc 2型，坚持到20 mK。哈密顿量由高温级数展开式与热力学数据的拟合确定。实验数据进行了比较，使用Schwinger-boson方法的理论计算。
2012-07-23 cond-mat.str-el
Combinatorial exploration of quantum spin liquid candidates in the herbertsmithite material family
本文用密度泛函理论对 herbertsmithite 家族的阳离子和卤素取代物进行组合筛选，依据结构、热力学、合成可行性及层畸变选出量子自旋液体候选材料。
2023-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structure Factors of the Kagome-Lattice Heisenberg antiferromagnets at finite temperatures
利用数值关联集团展开（NLCE）方法计算了有限温度下最近邻Kagome晶格海森堡反铁磁体（KLHM）的实空间自旋关联和频率及波矢分辨的动力学结构因子$S(\vec q,ω)$.基于三角形的NLCE被用来计算热力学极限下的动态结构因子的频率矩，这表明$T> J/4$具有良好的收敛性。高斯近似和涨落耗散关系被用来重建的频率依赖性。我们发现低温KLHM结构因子的某些特征在$J$量级的温度下开始出现。我们的结果是在非常好的协议与粉末衍射测量较早报道的Herbertsmithite材料ZnCu $_3$（OH）$_6$ Cl $_2$。然而，计算的性能不同于低温（$T\approx J/100$）的实验测量在一个重要的方面。与实验观察结果一致，光谱权重具有漫射性质，主要沿着扩展的布里渊区边界传播。然而，在我们的计算中发现最大强度在扩展布里渊区的$K$点处，与低温实验相反，在低温实验中最大强度在$M$点处。我们建议在不同温度下进行实验，以寻找从$K$点到$M$点的最大值的交叉。在没有这种交叉的情况下，Herbertsmithite材料必须与KLHM有显著的不同。
2017-11-15 cond-mat.str-el
Spin Induced Optical Conductivity in the Spin Liquid Candidate Herbertsmithite
量子自旋液体（quantum spin liquid，QSL）是一种物质状态，其中磁自旋强烈相互作用，但即使在零温度下，量子涨落也会抑制长程磁序。QSL被预测具有许多奇异的性质，包括分数激发和长程量子纠缠。尽管有大量的理论研究，实验实现的QSL已被证明是具有挑战性的，由于缺乏候选材料。三角形有机盐EtMe3Sb [Pd（dmit）2] 2和κ-（BEDT-TTF）2Cu2（CN）3以及可果美ZnCu3（OH）6Cl2（Herbertsmithite）最近成为表现出QSL态的有希望的候选者，但是它们的基态的性质仍然是难以捉摸的。本文采用时域太赫兹光谱技术对大面积高质量的赫氏石单晶进行了研究。我们观察到在低频（0.6 - 2.2 THz）的光学电导率的自旋系统的性质的证据。特别是，面内吸收光谱表现出独特的频率依赖性，可以用指数约为1.4的幂律来描述，这与有序莫特绝缘体的ω ^4依赖性形成鲜明对比。还发现吸收随着温度降低而增加，这是常规绝缘体意想不到的行为。这些特征与最近基于QSL系统中电荷和自旋自由度之间相互作用的理论是一致的。
2013-01-23 cond-mat.str-el
Spinon mediation of witness spin dynamics in herbertsmithite
University of Oxford（牛津大学）；University College Cork（科克大学学院）；Cardiff University（卡迪夫大学）；University of Bristol（布里斯托大学）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体的研究所）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Cornell University（康奈尔大学）
研究通过自旋噪声光谱探测赫伯特斯密特石中自旋子介导的见证自旋动力学，发现其行为与量子自旋液体中的自旋子传播一致，并揭示了自旋玻璃相的临界温度。
2026-04-16 cond-mat.other cond-mat.str-el
Valence Bond Glass Phase in the Diluted Kagome Antiferromagnets
本文提出了Kagome格点海森堡模型价键晶相中的位稀释理论。空位点的存在导致穿过杂质的强单线键。它还产生了一个自由自旋，在单位晶胞内离域。淬灭杂质的有限浓度导致价键玻璃相。这个阶段有短程价键顺序，没有自旋间隙，大自旋磁化率，线性比热由于两个级别的系统，以及单重态和三重态激发分解成扭结反扭结对离域在几个晶格常数。它提供了一个框架的热力学，中子和拉曼测量的综合理解的Herbertsmithite材料ZnCu 3（OH）6Cl 2，包括最近报道的H/T和Ω/T缩放。
2010-02-27 cond-mat.str-el
17O NMR study of the intrinsic magnetic susceptibility and spin dynamics of the quantum kagome antiferromagnet ZnCu3(OH)6Cl2
我们报告通过17 O NMR，一个明确的本地确定的内在可果美晶格自旋磁化率，以及周围的非磁性缺陷产生的自然Zn/ Cu交换在S=1/2（Cu 2+）herbertsmithite ZnCu 3（OH）6Cl 2化合物。解决了单重态-三重态间隙的问题。缺陷周围的磁响应被发现显着不同，从观察到的非挫折反铁磁材料。最后，我们根据Cu和Cl NMR数据[cond-mat 070314]讨论了我们的弛豫测量，并提出了激发的平坦q依赖性。
2008-01-08 cond-mat.str-el
Heat Transport in Herbertsmithite: Can a Quantum Spin Liquid Survive Disorder?
可以说，自旋进入长期寻求的量子自旋液体（QSL）状态的最有利的情况是当它们位于可果美晶格上时。关于这个有希望的平台的真正基态，在理论上还没有达成共识。实验工作主要依赖于一种原型材料ZnCu $_3$（OH）$_6$ Cl $_2$，也导致了多种可能性。除了哈密顿量中微妙的相互作用外，在大多数实验探测器都难以找到的真实材料ZnCu $_3$（OH）$_6$ Cl $_2$中，还有与无序相关的额外复杂程度。在这里，我们求助于热传输测量，一个更干净的探针，而不是直接贡献，无序只影响来自戈薇自旋的信号。对于ZnCu $_3$（OH）$_6$ Cl $_2$和相关的QSL候选物Cu $_3$ Zn（OH）$_6$ FBr，我们没有观察到任何自旋激发或任何场诱导变化对热导率的贡献。这些结果对这两种kagome化合物的基态的各种情况施加了不同的约束：虽然有隙的QSL，或某些量子顺磁态以外的QSL，是与我们的结果兼容，无隙的QSL必须显着修改的无序，使无隙的自旋激发局域化。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ground State and Intrinsic Susceptibility of the Kagome Antiferromagnet Vesignieite as seen by 51V NMR
用51 V核磁共振测量了近kagome量子磁体vesignieite Cu 3BaV 2 O 8（OH）2的内禀磁化率和局部磁化强度。核磁共振谱线位移给出了一个精确的测量的内在磁化率的kagome网站，这非常类似的量子自旋液体herbertsmithite [A. Olariu等人，Phys. Rev. Lett. 100，087202（2008）]。因此，令人惊讶的是，在Tc ~ 9 K时，观察到向异质基态的转变。一个逐渐wipeout的一半的NMR强度表明一个缓慢波动的自旋液体成分和线宽的详细分析揭示了静态磁性的发病在其余一半的网站。我们认为这种跃迁和不寻常的基态起源于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用诱导的一个量子临界点附近。
2011-10-28 cond-mat.str-el
Topological Thermal Hall Effect in Frustrated Kagomé Antiferromagnets
在阻挫磁体中，由自旋轨道耦合引起的Dzyaloshinsky-Moriya相互作用可以诱导磁长程有序。在这里，我们报告了一个理论预测的热霍尔效应阻挫kagomé磁体，如KCr $_3$（OH）$_6$（SO 4）$_2$和KFe $_3$（OH）$_{6}$（SO $_{4}$）$_2$。这些材料中的热霍尔效应是由标量自旋手性引起的，而不是以前研究中的自旋手性。标量自旋手征源于非共面自旋织构引起的磁场诱导手征自旋组态，但一般情况下，手征自旋手征可以自发地发展为量子自旋液体中的宏观序参量.因此，我们推断，有一种热霍尔效应的可能性阻挫kagomé磁铁，如herbertsmithite ZnCu $_3$（OH）$_6$ Cl $_2$和铬化合物Ca $_{10}$ Cr $_7$ O $_{28}$，虽然它们也显示出磁序在磁场或压力的存在下。
2017-01-16 cond-mat.str-el
Barlowite: A Spin-1/2 Antiferromagnet with a Geometrically Perfect Kagome Motif
我们对一种新的自旋为1/2的反铁磁物质--巴洛维石Cu $_{4}$（OH）$_{6}$ FBr进行了热力学研究。磁化率给出$θ_{CW}$ = $-$ 136 K，而长程有序直到$T_{N}$ = 15 K才发生，弱铁磁矩$μ$ $<$ 0.1 $μ_{B}$/Cu。在$T$ = 0.6 K时，60 T磁场感应的力矩小于0.5 $μ_{B}$/Cu。比热测量已经观察到在$T \ll$ $\mid$ $θ_{CW}$ $\mid$处的多个相变。这些跃迁的磁熵仅为每个Cu自旋$k_{B}$ ln2的18%。这些观察结果表明，非平凡的自旋纹理实现在磁挫的巴氏体。与最有希望的自旋液体候选者三斜磷钙石相比，棒斜磷钙石优越的晶间环境为制备具有最小无序度的新型自旋液体化合物提供了新的思路。可果美晶格的坚固的完美几何形状使得电荷掺杂很有前途。
2014-12-04 cond-mat.str-el
Quantum spin-liquid behavior in the spin-1/2 random-bond Heisenberg antiferromagnet on the kagome lattice
利用精确对角化方法研究了kagome晶格上猝灭键无规性对$S=1/2$反铁磁海森堡模型有序性的影响.当随机性超过临界值时，该模型的基态表现出从非磁性态到随机性相关的无带隙自旋液体态的转变。讨论了S=1/2 kagome晶格反铁磁体herbertsmithite的影响。
2014-08-23 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Low temperature ordering in easy-axis $S=1$ kagome and triangular lattice antiferromagnets
简要回顾了早期工作的低温阶段的$S=1$戈美和三角晶格反铁磁体，其中有足够强的单离子各向异性$D$，占主导地位的反铁磁交换$J$。
2014-01-02 cond-mat.str-el
Chiral spin liquid on kagome antiferromagnet induced by Dzyaloshinskii-Moriya interaction
采用反铁磁Heisenberg模型描述了量子自旋液体Herbertsmithite，该模型是在具有不可忽略的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的kagome晶格上建立的.一个完善的相变$\mathbf q=0$长程序发生在这个模型中时，的α-强度增加，但一个小α-相的精确性质仍然存在争议。在这里，我们描述了从Schwinger-boson平均场论获得的新相位，其在小振幅下是稳定的，并且其可以解释在Han等人的非弹性中子散射实验中看到的无色散谱（Nature（London）492，406（2012）}）。它是一种时间反转对称性破缺的$\mathbb Z_2$自旋液体，具有布里渊区扩展区域中小而恒定的自旋间隙的独特性质。给出了相图随自旋和自旋尺寸的变化关系，并给出了动态自旋结构因子。
2017-06-22 cond-mat.str-el
Electron Doping a Kagome Spin Liquid
ZnCu $_3$（OH）$_6$ Cl $_2$是自旋液体的二维卡戈梅晶格实现，具有分数激发和带隙基态的证据。这种量子自旋液体被认为是高温超导的基础，并被预测会产生大量的新态，包括$1/3$ rd电子掺杂的狄拉克金属。本文报道了从$x$ = 0到$x$ = 1.8（$3/5$ th per Cu $^{2+}$）的电子掺杂ZnLi $_x$ Cu $_3$（OH）$_6$ Cl $_2$的拓扑化学合成。与预期相反，没有金属性或超导性诱导。相反，我们发现一个系统的抑制磁行为的相图。我们的研究结果表明，重要的理论工作需要理解和预测掺杂的作用，在磁阻窄带绝缘体，特别是局部结构无序和电子局域化的趋势之间的相互作用，并为未来的掺杂自旋液体的研究铺平了道路。
2016-10-14 cond-mat.str-el
Selective doping Barlowite for quantum spin liquid: a first-principles study
巴氏石$Cu_4(OH)_6FBr$是一种新发现的含$Cu^{2+}$晶面的矿物。尽管在许多方面与公知的量子自旋液体（QSL）候选物Herbertsmithite $Cu_3Zn(OH)_6Cl_2$相似，但本征巴洛石证明不是QSL，可能是由于在诱导kagome间磁相互作用的kagome平面之间存在$Cu^{2+}$离子[PRL，113，227203（2014）]。利用第一性原理计算，系统地研究了等价配体离子选择性取代配体间铜离子的可行性.与先前使用较大掺杂剂（例如$Cd^{2+}$和$Ca^{2+}$）的推测不同，我们确定在形成具有最高位点选择性和最小晶格畸变的$Cu_3Mg(OH)_6FBr$和$Cu_3Zn(OH)_6FBr$中最理想的化学计量掺杂元素为Mg和Zn。Mg/Zn掺杂的巴氏石中的平衡反位无序估计比Herbertsmithite中的低一个数量级。单电子能带结构和轨道成分分析表明，所提出的选择性掺杂有效地减轻了巴洛石和赫氏石之间的差异。
2015-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum criticality of the kagome antiferromagnet with Dzyaloshinskii-Moriya interactions
研究了最近邻kagome反铁磁体在Dzyaloshinksii-Moriya相互作用下的零温相图。我们发展了一个具有玻色自旋子的Z2自旋液体和具有反铁磁长程序的相之间的转变理论。连接到最近的数值研究和实验进行了讨论。
2010-03-05 cond-mat.str-el
Barlowite as a canted antiferromagnet: theory and experiment
本文研究了新合成的含Cu 2+离子呈完美kagome排列的巴洛石Cu 4（OH）6 FBr的结构、电子和磁性。与自旋液体候选者的铁橄榄石ZnCu 3（OH）6Cl 2相比，由于F-和Br-与Cl-相比所采用的不同键合环境，在巴洛石中的可果美层是完美对齐的。通过密度泛函理论计算，得到了具有Cu 2+位的Cu 4（OH）6 FBr的Heisenberg哈密顿参数.交换耦合的3D网络与大量的Dzyaloshinskiii-Moriya耦合一起导致该化合物在TN=15 K时的倾斜反铁磁有序，如通过对单晶的磁化率测量所观察到的。
2014-12-15 cond-mat.str-el
Magnetization Process of Kagome-Lattice Heisenberg Antiferromagnet
研究了kagome晶格上各向同性海森堡反铁磁体的磁化过程。从数值对角化方法获得的数据重新检查的磁化相对于磁场的导数的观点。我们发现，在大约三分之一的磁化饱和的高度的导数的行为是显着不同的情况下，典型的磁化平台。在Kagome晶格反铁磁体的磁化过程中，我们发现了一种新的现象，称之为“磁化斜坡”。
2010-04-15 cond-mat.str-el
Absence of long-range order in a spin-half Heisenberg antiferromagnet on the stacked kagome lattice
利用自旋转动不变的格林函数方法研究了堆叠kagome晶格上自旋半海森堡反铁磁体的基态。由于纯的二维可果美反铁磁体很可能是磁无序的量子自旋液体，我们研究的问题，在堆叠的三维系统中的可果美层的耦合是否可能导致磁有序的基态。给出了自旋-自旋关联函数和关联长度。为了比较，我们也应用线性自旋波理论。我们的研究结果提供了强有力的证据表明，该系统保持短程有序的符号和层间耦合的强度无关。
2005-03-10 cond-mat.str-el
Electronic properties of the doped antiferromagnet on a kagome lattice
在t-J模型下，基于自洽平均场论，研究了kagome晶格上掺杂反铁磁体的电子性质。在半充满时，kagome反铁磁体的自旋液体基态能量为Eg/NJ=-0.859，与数值计算结果吻合得很好.远离半填充，电子光电子能谱和态密度的讨论，结果表明，在正常状态的系统有一个差距。
1999-06-03 cond-mat.str-el
