=0 long-range magnetic order in centennialite CaCu(OD)Cl 0.6DO; A Spin- perfect kagome antiferromagnet with --
センテニアライトCaCu(OD)Cl 0.6DOにおける=0の長距離磁気秩序; --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 0.6DO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 0.6DO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 0.6DO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、--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 0.6DO 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 0.6DO, Cu ions form a geometrically perfect kagome network with antiferromagnetic . No intersite disorder between Cu and Ca ions is detected. CaCu(OD)Cl 0.6DO 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 -- kagome antiferromagnet.