Evidence for a field-induced quantum spin liquid in α-RuCl3

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • S. H. Baek - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • S. H. Do - , Chung-Ang University (Autor:in)
  • K. Y. Choi - , Chung-Ang University (Autor:in)
  • Y. S. Kwon - , Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (Autor:in)
  • A. U.B. Wolter - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • S. Nishimoto - , Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Jeroen Van Den Brink - , Professur für Festkörpertheorie (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • B. Böchner - , Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)

Abstract

We report a 35Cl nuclear magnetic resonance study in the honeycomb lattice α-RuCl3, a material that has been suggested to potentially realize a Kitaev quantum spin liquid (QSL) ground state. Our results provide direct evidence that α-RuCl3 exhibits a magnetic-field-induced QSL. For fields larger than ∼10 T, a spin gap opens up while resonance lines remain sharp, evidencing that spins are quantum disordered and locally fluctuating. The spin gap increases linearly with an increasing magnetic field, reaching ∼50 K at 15 T, and is nearly isotropic with respect to the field direction. The unusual rapid increase of the spin gap with increasing field and its isotropic nature are incompatible with conventional magnetic ordering and, in particular, exclude that the ground state is a fully polarized ferromagnet. The presence of such a fieldinduced gapped QSL phase has indeed been predicted in the Kitaev model.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer037201
FachzeitschriftPhysical review letters
Jahrgang119
Ausgabenummer3
PublikationsstatusVeröffentlicht - 18 Juli 2017
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 28777603

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