論文の概要: Cyclotron reonance in a kagome spin liquid candidate material
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.19576v1
- Date: Fri, 25 Jul 2025 18:00:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-29 16:23:55.6838
- Title: Cyclotron reonance in a kagome spin liquid candidate material
- Title（参考訳）: かごめスピン液体候補材料におけるサイクロトロン共鳴
- Authors: Byungmin Kang, Patrick A. Lee,
- Abstract要約: 量子スピン液体$mathrmU(1)$における創発的分数化励起の光学プローブとしてシクロトロン共鳴を提案する。
従来の系とは異なり、スピン液体中のスピノンは電荷ニュートラルであり、創発ゲージ場を通してのみ相互作用する。
- 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 propose cyclotron resonance as an optical probe for emergent fractionalized excitations in $\mathrm{U}(1)$ quantum spin liquids, focusing on kagome antiferromagnets. In contrast to conventional systems, where cyclotron resonance directly couples to charged carriers, spinons in spin liquids are charge-neutral and interact only through an emergent gauge field. We identify two key mechanisms by which an external physical electromagnetic field induces emergent electric and magnetic fields, enabling indirect coupling to spinons. Using these mechanisms, we compute the absorption rate of the cyclotron resonance response for Dirac spinons forming Landau levels. Our analysis shows that, although the absorption per layer is small, the absence of a skin-depth limitation in insulating spin liquids allows for cumulative absorption comparable to graphene in realistic sample sizes for the recently discovered spin-liquid candidate material YCu${}_3$(OH)${}_6$Br${}_2$[Br${}_{1-y}$(OH)${}_y$]. Our findings shows that cyclotron resonance is a viable experimental probe of spinon Landau quantization and emergent gauge fields, providing powerful positive experimental signatures of quantum spin liquids.
- Abstract（参考訳）: 我々は,カゴメ反強磁性体に着目した,$\mathrm{U}(1)$量子スピン液体の創発的分数化励起の光学プローブとしてサイクロトロン共鳴を提案する。
サイクロトロン共鳴が荷電担体に直接結合する従来のシステムとは対照的に、スピン液体中のスピノンは電荷ニュートラルであり、創発的なゲージ場を通してのみ相互作用する。
我々は、外部の電磁場が創発的な電場と磁場を誘導し、スピノンへの間接結合を可能にする2つの重要なメカニズムを同定する。
これらの機構を用いて、ランダウ準位を形成するディラックスピノンのサイクロトロン共鳴反応の吸収率を計算する。
解析の結果, 絶縁性スピン液体の吸収は小さいものの, 皮膚深度制限がないため, 最近発見されたスピン液体候補物質YCu${}_3$(OH)${}_6$Br${}_2$[Br${}_{1-y}$(OH)${}_y$]に対して, 現実的な試料サイズでグラフェンに匹敵する累積吸収が可能であることがわかった。
以上の結果から,サイクロトロン共鳴はスピンLandau量子化と創発ゲージ場の実験的なプローブとして有効であることが示唆された。
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