=0 long-range magnetic order in centennialite CaCu
(OD)
Cl
0.6D
O; A Spin-
perfect kagome antiferromagnet with
-
-
センテニアライトCaCu
(OD)
Cl
0.6D
Oにおける
=0の長距離磁気秩序;
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-
を持つS=
の完全カゴメ反強磁性体
飯田 一樹*; 吉田 紘行*; 中尾 朗子*; Jeschke, H. O.*; Iqbal, Y.*; 中島 健次
; 河村 聖子
; 宗像 孝司*; 稲村 泰弘
; 村井 直樹
; 石角 元志*; 熊井 玲児*; 岡田 武久*; 小田 研*; 加倉井 和久*; 松田 雅昌*
Iida, Kazuki*; Yoshida, Hiroyuki*; Nakao, Akiko*; Jeschke, H. O.*; Iqbal, Y.*; Nakajima, Kenji; Kawamura, Seiko; Munakata, Koji*; Inamura, Yasuhiro; Murai, Naoki; Ishikado, Motoyuki*; Kumai, Reiji*; Okada, Takehisa*; Oda, Migaku*; Kakurai, Kazuhisa*; Matsuda, Masaaki*
鉱物センテニアライトCaCu
(OD)
Cl
0.6D
Oの結晶構造と磁気構造をシンクロトロンX線回折と中性子回折測定に密度汎関数理論(DFT)と疑似フェルミオン汎関数繰り込み群(PFFRG)の計算を組み合わせることで調べた。CaCu
(OD)
Cl
0.6D
OではCu
イオンは反強磁性
と幾何学的に完全なカゴメネットワークを形成する。Cu
とCa
イオン間のサイト間無秩序は見つからなかった。CaCu
(OD)
Cl
0.6D
Oは
=7.2K以下で磁気秩序を示し、負のベクトルスピンキラリティーを持つ
=0の磁気構造が現れる。0.3Kでの秩序モーメントは0.58(2)
Bに抑えられている。我々のDFT計算では、この系が量子臨界点の近くにあり、
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カゴメ反強磁性体の優れた実現であることを示唆している。
Crystal and magnetic structures of the mineral centennialite CaCu
(OD)
Cl
0.6D
O are investigated by means of synchrotron X-ray diffraction and neutron diffraction measurements complemented by density functional theory (DFT) and pseudofermion functional renormalization group (PFFRG) calculations. In CaCu
(OD)
Cl
0.6D
O, Cu
ions form a geometrically perfect kagome network with antiferromagnetic
. No intersite disorder between Cu
and Ca
ions is detected. CaCu
(OD)
Cl
0.6D
O enters a magnetic long-range ordered state below
= 7.2 K, and the
=0 magnetic structure with negative vector spin chirality is obtained. The ordered moment at 0.3 K is suppressed to 0.58(2)
B. Our DFT calculations indicate the presence of antiferromagnetic
and ferromagnetic
superexchange couplings of a strength which places the system at the crossroads of three magnetic orders (at the classical level) and a spin-
PFFRG analysis shows a dominance of
=0 type magnetic correlations, consistent with and indicating proximity to the observed
=0 spin structure. The results suggest that this material is located close to a quantum critical point and is a good realization of a
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kagome antiferromagnet.