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Zheng, X.-G.*; 山内 一宏*; 萩原 雅人; 西堀 英治*; 河江 達也*; 渡邊 功雄*; 内山 智貴*; Chen, Y.*; Xu, C.-N.*
Nature Communications (Internet), 15, p.9989_1 - 9989_12, 2024/11
被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Multidisciplinary Sciences)Like the crystallization of water to ice, magnetic transition occurs at a critical temperature after the slowing down of dynamically fluctuating short-range correlated spins. Here, we report a unique type of magnetic transition characterized by a linear increase in the volume fraction of unconventional static short-range-ordered spin clusters, which triggered a transition into a long-range order at a threshold fraction perfectly matching the bond percolation theory in a new quantum antiferromagnet of pseudo-trigonal Cu(OH)
Cl
. Static short-range order appeared in its Kagome lattice plane below Ca. 20 K from a pool of coexisting spin liquid, linearly increasing its fraction to 0.492(8), then all Kagome spins transitioned into a stable two-dimensional spin order at
_
_
_
_
$. The unconventional static nature of the short-range order was inferred to be due to a pinning effect by the strongly correlated coexisting spin liquids. This work presents a unique magnetic system to demonstrate a complete bond percolation process toward the critical transition. Meanwhile, the unconventionally developed magnetic order in this chemically clean system should shed new light on spin-liquid physics.
平石 雅俊*; 飯村 壮史*; 小嶋 健児*; 山浦 淳一*; 平賀 晴弘*; 池田 一貴*; Miao, P.*; 石川 喜久*; 鳥居 周輝*; 宮崎 正範*; et al.
Nature Physics, 10(4), p.300 - 303, 2014/04
被引用回数:108 パーセンタイル:94.97(Physics, Multidisciplinary)High-temperature (high-) superconductivity appears as a consequence of the carrier-doping of an undoped parent compound exhibiting antiferromagnetic order; thereby, ground-state properties of the parent compound are closely relevant to the superconducting state. On the basis of the concept, a spin-fluctuation has been addressed as an origin of pairing of the superconducting electrons in cuprates. Whereas, there is growing interest in the pairing mechanism such as an unconventional spin-fluctuation or an advanced orbital-fluctuation due to the characteristic multi-orbital system in iron-pnictides. Here, we report the discovery of an antiferromagnetic order as well as a unique structural transition in electron-overdoped LaFeAsO
H
(
), whereby another parent phase was uncovered, albeit heavily doped. The unprecedented two-dome superconducting phases observed in this material can be interpreted as a consequence of the carrier-doping starting from the original at
and advanced at
parent phases toward the intermediate region. The bipartite parent phases with distinct physical properties in the second magnetic phase provide us with an interesting example to illustrate the intimate interplay among the magnetic interaction, structural change and orbital degree of freedom in iron-pnictides.
萩原 雅人; Zheng, X.-G.*; 山内 一宏*; 西堀 英治*; 河江 達也*; 渡邊 功雄*; 内山 智貴*; Chen, Y.*; Xu, C.-N.*
no journal, ,
対象としている系において、構成要素の繋がりが増える際の全体の振舞を表すパーコレーションCs理論は、生物学をはじめ様々な分野において適応されている。物質科学においても、高温超伝導やCs
量子異常ホール効果においてその有効性は議論されている。一方で相転移の代表例である磁性体のCs
磁気転移においては、パーコレーション理論が適応された実験例は、今までに報告されていない。S=1/2量子磁性体銅水酸塩化物Cu
(OH)
Cl
は、磁気中間相の秩序の有無が争点であるclinoatacamiteを含む、複数の多形体が存在するが、新たな準三方晶Cu
(OH)
Cl
において、非常にユニークな振舞Cs
が見られた。中性子回折から、T
=5.5K以下において(111)面のカゴメ格子の部分長距離秩序を見Cs
出した。ただしclinoatacamiteで磁気異常が見られたT
20Kの中間相では磁気反射は観測されなかCs
った。
SR測定からT*
20Kから部分スピン液体状態と共存する短距離秩序スピンクラスターの割Cs
合が降温に従い線形的に増えていく様子が観測された。T
直前においてはカゴメ格子上で0.492の割合まで増えた時点で一気に長距離秩序に移行し、ボンドパーコレーションプロセスと非常に良いCs
一致が見られた。新規準三方晶Cu
(OH)
Cl
の部分スピン液体状態と特異相転移を解明したことで、clinoatacamiteの中間相の解明はもとより、スピン液体候補物質のherbertsmithiteの再検証にも繋がることが期待される。