Forschung: Feld-induzierte unkonventionel­le nematische Flüssigkeit in LiCuSbO4

Moderne Theorien des Quantenmagnetismus prognostizieren exotische multipolare Zustände in schwach wechselwirkenden, stark frustrierten Spin-1/2-Heisenberg-Ketten mit ferromagnetischer Austauschwechselwirkung mit nächsten Nachbarn (NN) innerhalb der Kette in einem hohen Magnetfeld. Experimentell blieben diese exotischen Zustände bislang schwer fassbar. Hier berichten wir über starke Hinweise auf eine magnetfeldinduzierte nematische Flüssigkeit oberhalb von magnetischen Feldern von ~ 13 T im kantenverknüpften Kuprat LiSbCuO₄ ≡ LiCuSbO₄. Diese Interpretation beruht auf der Beobachtung einer feldinduzierten Spin-Lücke in den Messungen der ⁷Li-NMR-Spin-Relaxationsrate T₁^-1 sowie eines kontrastierenden feldabhängigen Potenzgesetzverhaltens von T₁^-1 gegen T, unterstützt wird diese Annahme durch durch Messungen der statischen Magnetisierung und ESR-Daten. Ein theoretischer mikroskopischer Ansatz, der ein nematisches Szenario begünstigt, basiert im Wesentlichen auf der NN XYZ-Austauschanisotropie innerhalb eines Modells für frustrierte Spin-1/2-Ketten und wird mit der DMRG-Technik untersucht. Die verwendeten Austauschparameter sind qualitativ durch elektronische Strukturberechnungen für LiCuSbO₄ gerechtfertigt.

H.-J. Grafe, S. Nishimoto, M. Iakovleva, E. Vavilova, L. Spillecke, A. Alfonsov, M.-I. Sturza, S. Wurmehl, H. Nojiri, H. Rosner, J. Richter, U. K. Rößler, S.-L. Drechsler, V. Kataev,
B. Büchner,
Signatures of a magnetic field-induced unconventional nematic liquid in the frustrated and anisotropic spin-chain cuprate LiCuSbO₄,
Sci. Rep. 7, 6720 (2017)