論文の概要: Interplay between trimer structure and magnetic ground state in Ba5Ru3O12 probed by Neutron and muSR techniques
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.06113v2
- Date: Thu, 14 Aug 2025 16:29:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-31 21:54:20.509661
- Title: Interplay between trimer structure and magnetic ground state in Ba5Ru3O12 probed by Neutron and muSR techniques
- Title（参考訳）: 中性子法およびmSR法によるBa5Ru3O12のトリマー構造と磁気接地状態の相互作用
- Authors: E. Kushwaha, S. Ghosh, J. Sannigrahi, G. Roy, M. Kumar, S. Cottrell, M. B. Stone, Y. Fang, D. T. Adroja, X. Ke, T. Basu,
- Abstract要約: トリマーのルテネートBa5Ru3O12は、TN = 60 Kで長距離反強磁性秩序を呈する。
Ba5Ru3O12は隣り合うRu-Momentsと隣り合うRu-Momentsの交換相互作用が競合するため, スピンフラストレーションを示す。
理論計算により,Ru3O12添加トリマーの基底状態を予測する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We report a detailed inelastic neutron scattering (INS) and muon spin relaxation (muSR) investigation of a trimer Ruthenate Ba5Ru3O12 system, which undergoes long-range antiferromagnetic ordering at TN = 60 K. The INS reveals two distinct spin wave excitations below TN: one at 5.6 meV and the other at 10-15 meV. By accompanying the INS spectra based on a linear spin wave theory using SpinW software and machine learning force fields (MLFFs), we show that Ba5Ru3O12 exhibits spin frustration due to competing exchange interactions between neighboring and next-neighboring Ru-moments, exchange anisotropy, and strong spin-orbit coupling, which yields a non-collinear spin structure, in contrast to other ruthenate trimers in this series. Interestingly, these magnetic excitations do not completely vanish even at high temperatures above TN, evidencing short-range magnetic correlations in this trimer system. This is further supported by muSR spectroscopy, which exhibits a gradual drop in the initial asymmetry around the magnetic phase transition and is further verified through maximum entropy analysis. The results of muSR spectroscopy indicate a dynamic nature of magnetic order, attributed to local magnetic anisotropy within the trimer as a result of local structural distortion and different hybridization, consistent with canted spin-structure. We predict the ground state of Ru3O12-isolated trimer through theoretical calculations, which agree with the experimentally observed spin excitation
- Abstract（参考訳）: 我々は,TN = 60 K で長距離反強磁性秩序を呈する三量体 Ba5Ru3O12 の詳細な非弾性中性子散乱 (INS) とミューオンスピン緩和 (muSR) を報告した。
スピンWソフトウェアと機械学習力場(MLFFs)を用いた線形スピン波理論に基づくINSスペクトルを伴って、Ba5Ru3O12は隣り合うRu-モーメントと隣り合うRu-モーメントの相互作用、異方性交換、強いスピン軌道結合によるスピンフラストレーションを示す。
興味深いことに、これらの磁気励起はTN以上の高温でも完全に消滅せず、このトリマー系では短距離磁気相関が生じる。
このことは、磁気相転移の周りの初期非対称性が徐々に低下し、最大エントロピー解析によってさらに検証される、mSR分光によってさらに支持される。
muSR分光の結果は、局所的な構造歪みと異なるハイブリッド化の結果、トリマー内の局所磁気異方性に起因する磁気秩序の動的性質を示す。
我々は、実験的に観察されたスピン励起と一致する理論計算により、Ru3O12-isolated trimerの基底状態を予測する。
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