Competing Ordering Modes in the Distorted Quantum Kagome Material Clinoatacamite Cu2Cl(OH)3

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Beitragende

  • L. Stödter - , Technische Universität Braunschweig, Forschungszentrum Jülich (Autor:in)
  • C. Kastner - , Technische Universität Braunschweig (Autor:in)
  • H. O. Jeschke - , Okayama University (Autor:in)
  • M. Reehuis - , Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) (Autor:in)
  • E. Chan - , ILL - Institut Laue-Langevin (Autor:in)
  • M. H. Lemée-Cailleau - , ILL - Institut Laue-Langevin (Autor:in)
  • K. Beauvois - , ILL - Institut Laue-Langevin (Autor:in)
  • B. Ouladdiaf - , ILL - Institut Laue-Langevin (Autor:in)
  • F. Yokaichiya - , Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) (Autor:in)
  • F. Bert - , Laboratoire de physique des Solides (Autor:in)
  • T. J. Hicken - , Paul Scherrer Institute (PSI) (Autor:in)
  • J. A. Krieger - , Paul Scherrer Institute (PSI) (Autor:in)
  • H. Luetkens - , Paul Scherrer Institute (PSI) (Autor:in)
  • J. L. Allen - , University of Wollongong (Autor:in)
  • R. Feyerherm - , Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) (Autor:in)
  • M. Tovar - , Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) (Autor:in)
  • D. Menzel - , Technische Universität Braunschweig (Autor:in)
  • A. U.B. Wolter - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • B. Büchner - , Exzellenzcluster ctd.qmat: Complexity, Topology and Dynamics in Quantum Matter, Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • K. C. Rule - , Australian Nuclear Science and Technology Organisation (Autor:in)
  • F. J. Litterst - , Technische Universität Braunschweig (Autor:in)
  • U. K. Rößler - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • S. Süllow - , Technische Universität Braunschweig (Autor:in)

Abstract

We have studied the magnetic properties of clinoatacamite Cu2Cl(OH)3, the parent compound of the quantum spin liquid candidate herbertsmithite and a long-standing puzzle among frustrated quantum magnets. As we reveal using density-functional theory, clinoatacamite belongs to the class of distorted kagome antiferromagnets with the kagome plane being embedded into a low-symmetry crystal structure. By means of thermodynamic measurements, muon spin rotation and relaxation, as well as neutron diffraction on single crystals, we find in zero magnetic field complex behavior below TI=18.1 K which unfolds in three temperature regions I–III. We propose this complexity in multicritical clinoatacamite to arise from the competition of antiferromagnetic ordering modes from the underconstrained manifold of modes, which can lead to a metamagnetic texture in zero field.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer116701
FachzeitschriftPhysical review letters
Jahrgang137
Ausgabenummer11
PublikationsstatusVeröffentlicht - 11 Sept. 2026
Peer-Review-StatusJa

Schlagworte

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