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物性物理学：三角格子量子スピン液体の候補物質におけるスピノンフェルミ面の証拠
Nature 540, 7634 doi: 10.1038/nature20614
量子スピン液体は、物質のエキゾチックな量子状態である。この状態ではスピンが高度にエンタングルしており、ゼロ温度まで無秩序のままとなる。このような物質状態は、高温超伝導や量子情報応用に役立つ可能性があり、量子スピン液体の実験的研究は、我々が量子物質を理解する上で非常に重要である。これまでの理論研究ではさまざまな量子スピン液体の基底状態が提案されているが、それらの大半は分数量子数を持つエキゾチックなスピン励起（「スピノン」と呼ばれる）で特徴付けられる。今回我々は、三角格子反強磁性体YbMgGaO4における中性子散乱測定の結果を報告し、ブリルアンゾーンの広範な領域をカバーする幅広いスピン励起を明らかにする。観測された拡散性スピン励起は測定した最低エネルギーでも存在し、明瞭な上部励起端を示す。この特徴はスピノンフェルミ面の粒子正孔励起と一致する。従って、今回の結果は、 YbMgGaO4にスピノンフェルミ面を持つ量子スピン液体状態が存在することを示している。この状態は、量子スピン液体のオリジナルの提案のように完全なスピン1/2三角格子を持つ。
