Entstehung des isotropen Kitaev-Honiggitter α− RuCl3 und seiner magnetischen Eigenschaften

Anderson schlug eine strukturelle Topologie in frustrierten Magneten vor, die neuartige Quanten-Spinkondensate (QSLs) beherbergen. Der QSL-Zustand wird tatsächlich genau durch die Fraktionierung der Spinanregung in spinlose Majorana-Fermionen in einem perfekten zweidimensionalen (2D) Honiggitter, dem sogenannten Kitaev-Gitter, abgeleitet, und seine experimentelle Realisierung wird mit Spannung vorangetrieben. Hier berichten wir erstmals über die Stapelung des Kitaev-Gitters mit van der Waals (vdW) Bindungen in einem hochwertigen -RuCl₃-Kristall unter Verwendung von Röntgen- und Neutronenbeugung. Selbst in Abwesenheit offensichtlicher monoklinischer Verzerrungen weist das System eine antiferromagnetische (AFM) Ordnung unter 6,5 K auf, vermutlich aufgrund geringer magnetischer Wechselwirkungen durch trigonal Verzerrung und/oder Zwischenschichtkopplung zusätzlich zur Kitaev-Hamilton-Formel. Wir demonstrieren auch 2D-ähnliches kritisches Verhalten wie im Ising-Modell nahe der Nél-Temperatur im Ordnungsparameter und in der spezifischen Wärme und erfassen die Eigenschaften der kurzreichenden Spin-Spin-Korrelationen, die dem Kitaev-Modell zugrunde liegen. Unsere Ergebnisse versprechen, die rätselhafte Physik zu enthüllen, die aus dem Kitaev-QSL hervorgeht.