論文の概要: Gapless spin excitations in nanographene-based antiferromagnetic spin-1/2 Heisenberg chains
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.10045v1
- Date: Mon, 19 Aug 2024 14:36:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-20 15:52:57.642529
- Title: Gapless spin excitations in nanographene-based antiferromagnetic spin-1/2 Heisenberg chains
- Title（参考訳）: ナノグラフェン系反強磁性スピン-1/2ハイゼンベルク鎖におけるギャップレススピン励起
- Authors: Chenxiao Zhao, Lin Yang, João C. G. Henriques, Mar Ferri-Cortés, Gonçalo Catarina, Carlo A. Pignedoli, Ji Ma, Xinliang Feng, Pascal Ruffieux, Joaquín Fernández-Rossier, Roman Fasel,
- Abstract要約: ハルダンのセミナルな研究は、反強磁性ハイゼンベルク量子スピン鎖に対する2つの基本的な異なる励起スペクトルを確立した。
有限長半整数スピン鎖において、量子化は励起スペクトルのギャップを誘導し、上界はリーブ=シュルツ=マティス(LSM)の定理によって与えられる。
そこで本研究では,スピン-1/2-インターン1次元鎖を担持するオリンピセン-オリンピック環形ナノグラフェンを共有結合して得られるスピン-1/2ハイゼンベルク鎖の長依存性励起について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.1791518522452
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Haldane's seminal work established two fundamentally different types of excitation spectra for antiferromagnetic Heisenberg quantum spin chains: gapped excitations in integer-spin chains and gapless excitations in half-integer-spin chains. In finite-length half-integer spin chains, quantization, however, induces a gap in the excitation spectrum, with the upper bound given by the Lieb-Schulz-Mattis (LSM) theorem. Here, we investigate the length-dependent excitations in spin-1/2 Heisenberg chains obtained by covalently linking olympicenes--Olympic rings shaped nanographenes carrying spin-1/2--into one-dimensional chains. The large exchange interaction (J~38 mV) between olympicenes and the negligible magnetic anisotropy in these nanographenes make them an ideal platform for studying quantum spin excitations, which we directly measure using inelastic electron tunneling spectroscopy. We observe a power-law decay of the lowest excitation energy with increasing chain length L, remaining below the LSM boundary. In a long chain with L = 50, a nearly V-shaped excitation continuum is observed, reinforcing the system's gapless nature in the thermodynamic limit. Finally, we visualize the standing wave of a single spinon confined in odd-numbered chains using low-bias current maps. Our results provide compelling evidence for the realization of a one-dimensional analog of a gapless spin liquid.
- Abstract（参考訳）: ハルダンの研究は、反強磁性ハイゼンベルク量子スピン鎖に対する2つの基本的に異なる励起スペクトルを確立した: 整数スピン鎖におけるギャップ付き励起と半整数スピン鎖におけるギャップレス励起である。
有限長半整数スピン鎖では、量子化は励起スペクトルのギャップを誘導し、上界はリーブ=シュルツ=マティス(LSM)の定理によって与えられる。
そこで本研究では,スピン-1/2-インターン1次元鎖を担持するオリンピセン-オリンピック環形ナノグラフェンを共有結合して得られるスピン-1/2ハイゼンベルク鎖の長依存性励起について検討する。
これらのナノグラフェンにおけるオリンピセンと無視可能な磁気異方性の間の大きな交換相互作用(J~38 mV)は、非弾性電子トンネル分光法を用いて直接測定する量子スピン励起の研究に理想的な基盤となる。
我々は,LSM境界下にある鎖長Lの最低励起エネルギーの負の崩壊を観測した。
L = 50の長い鎖では、ほぼV字型の励起連続体が観測され、熱力学的極限における系の隙間のない性質を補強する。
最後に、低バイアス電流写像を用いて、奇数鎖に閉じ込められた単一のスピノンの定常波を可視化する。
この結果は、ギャップレススピン液体の一次元アナログの実現に説得力のある証拠を与える。
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