Research Abstract
有機三角格子化合物におけるギャップレススピン液体形成の熱力学的測定による検証
今回我々は、EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2というアニオンラジカル塩で現れるこうしたスピン液体状態の熱力学的特性を調べ報告する（ここでdmitは1,3-dithiole-2-thione-4,5-dithiolateである）。
Gapless spin liquid of an organic triangular compound evidenced by thermodynamic measurements
2011年4月12日 Nature Communications 2 : 275 doi: 10.1038/ncomms1274
フラストレートした磁性体では、極低温領域になっても長距離秩序が形成されず、エネルギー状態に縮退が残る。このような系は強く相互作用し合うスピンが動的に揺らいだ量子スピン液体状態というエキゾチックな基底状態を形成することがある。今回我々は、EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2と いうアニオンラジカル塩で現れるこうしたスピン液体状態の熱力学的特性を調べ報告する（ここでdmitは1,3-dithiole-2-thione- 4,5-dithiolateである）。この化合物は、有機分子の二量体を基本ユニットとする二次元三角格子構造を持つモット絶縁体である。我々は、低温 熱容量の温度に比例する項から決まる電子熱容量係数γを詳細に調べ、ギャップレスのスピン液体状態が形成されている証拠を見いだした。既に知られている κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3と比較して解析することで、二量体を基本ユニットとする有機系のスピン液体状態の一般化された描像を議論する。同時に、Pd(dmit)2系化合物の相図に固有の量子臨界性によって生じるγの異常な増大についても報告する。
- 大阪大学大学院理学研究科
- 理化学研究所
- 分子科学研究所
- 東京理科大学理工学部物理学科
In frustrated magnetic systems, long-range ordering is forbidden and degeneracy of energy states persists, even at extremely low temperatures. Under certain conditions, these systems form an exotic quantum spin-liquid ground state, in which strongly correlated spins fluctuate in the spin lattices. Here we investigate the thermodynamic properties of an anion radical spin liquid of EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2, where dmit represents 1,3-dithiole-2-thione-4,5-dithiolate. This compound is an organic dimer-based Mott insulator with a two-dimensional triangular lattice structure. We present distinct evidence for the formation of a gapless spin liquid by examining the T-linear heat capacity coefficient, γ , in the low-temperature heat capacity. Using comparative analyses with κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3, a generalized picture of the new spin liquid in dimer-based organic systems is discussed. We also report anomalous enhancement of γ, produced by a kind of criticality inherent to the Pd(dmit)2 phase diagram.
