Forschung: Wasserstofford­nung und Kitaev-Wechselwirkung in H3LiIr2O6

Vor kurzem berichteten Kitagawa et al. in Nature, 554, 341 (2018), dass das Iridat H₃LiIr₂O₆ einen Kitaev-Spinflüssigkeitszustand aufweist. Um zu testen, ob in diesem System Kitaev-artige Quantenspinflüssigkeiten entstehen, führten wir detaillierte Quantenchemie-Rechnungen durch, um die magnetischen Wechselwirkungen zwischen benachbarten Ir-Momenten in H₃LiIr₂O₆ zu bestimmen und berechneten das magnetische Phasendiagramm. Es stellt sich heraus, dass die Kitaev-Wechselwirkung zwischen nächsten Nachbarn tatsächlich die anderen Kopplungen dominiert. Außerdem zeigen die Berechnungen eine sehr starke Abhängigkeit der magnetischen Wechselwirkung von den Positionen der Wasserstoffkationen nahe einer Ir₂O₂-Plakette. Wenn beispielsweise die Ladung der Wasserstoffkationen zwischen den Honigwabenebenen verteilt wird, vergrößert sich die Kitaev-Wechselwirkung in der Ebene um mehr als den Faktor drei. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Fehlen von Wasserstoffatomen und Ausrichtungsfehler der Honigwabenebenen einen sehr starken Einfluss auf die magnetischen Wechselwirkungen in H₃LiIr₂O₆ haben und die Spinunordnung stark vergrößern.

R. Yadav, R. Ray, M. S. Eldeeb, S. Nishimoto, L. Hozoi, J. van den Brink,
Strong effect of hydrogen order on magnetic Kitaev interactions in H₃LiIr₂O₆,
Phys. Rev. Lett. 121, 197203 (2018)