東北大學通過壓力扭曲“自旋S=1/2三角晶格反鐵磁材料Cs2CuCl4”的晶體，可以精確控制交換相互作用，並可以在強磁場下使用一種稱為“電子自旋共振”的技術通過調查，我們發現了幾個依次出現的新磁相。這項研究成果是亥姆霍茲協會德國研究中心、美國國家強磁場研究所、神戶大學、大阪府立大學和東京工業大學的研究人員進行國際聯合研究的結果。
三角晶格反鐵磁體具有一種稱為“幾何挫敗”的狀態，其中不存在滿足所有磁相互作用的穩定狀態，並且許多狀態相互競爭。預計這將通過一個小刺激來極大地改變國家狀況。特別是，當作為磁力單位的自旋達到最小值的一半時，“量子波動”很大，並且這種效應被放大。然而，到目前為止，這一預測幾乎還沒有得到系統的實驗驗證。
在這項研究中，對“三角晶格反鐵磁材料Cs1CuCl2”施加2吉帕斯卡的高壓和4特斯拉的強磁場，該材料的自旋為最小值2/25，結構發生扭曲。結果，我們成功地控制了幾乎連續的交換相互作用的比率和磁極化。此外，為了確定這種狀態下的磁性，我們通過“電子自旋共振測量”發現了連續的量子相變。
通過精確控制高壓下的相互作用，並對相互作用施加強磁場，發現了一種新的磁相，為研究極端條件下受挫磁體的量子相變開闢了新的可能性。
論文信息：[Nature Communications] 壓力調節三角晶格反鐵磁體 Cs2CuCl4 的量子自旋哈密頓量
