Forschung: Kontrolle von Austauschkopp­lungen mittels Druck

Heisenberg-Antiferromagnete mit Spin-1/2-Dreiecksgittern gehören zu den bedeutendsten Vertretern frustrierter Quantenmagnete. Trotz ihrer einfachen magnetischen Struktur besitzen sie ungewöhnliche magnetische und thermodynamische Eigenschaften. Es existiert jedoch nur eine begrenzte Zahl von Materialien mit fixen Austauschkopplungen. In einem alternativen Ansatz konnten wir diese Kopplungen in Cs₂CuCl₄ durch hydrostatischen Druck variieren. Unsere Elektronenspinresonanz- (ESR) und Magnetisierungsmessungen unter Druck ermöglichten es, die Kopplungsparameter nicht nur quasi-kontinuierlich zu beeinflussen, sondern sie auch über die Messung der druckabhängigen Verschiebung der ESR-Linien genau zu bestimmen. Bei einem Druck von ca. 2 GPa erhöhen sich die Austauschparameter in dieser Verbindung um bis zu 70%. Dies führt zu einer Kaskade neuer, feldinduzierter Phasenübergänge bei tiefen Temperaturen, die im drucklosen Zustand nicht auftreten.

S. A. Zvyagin, D. Graf, T. Sakurai, S. Kimura, H. Nojiri, J. Wosnitza, H. Ohta, T. Ono, H. Tanaka,
Pressure-tuning the quantum spin Hamiltonian of the triangular lattice antiferromagnet Cs₂CuCl₄,
Nat. Commun. 10,1064 (2019) (arXiv)