研究三角稀土量子自旋液体的理想材料：YbMgGaO4

　　量子自旋液体（QSL）是自旋阻挫系统的一个新奇的物相：尽管自旋之间相互强关联，系统强烈的量子涨落也足以阻止了任何自发对称性破缺，甚至到绝对零度也不会发生任何的经典磁凝聚。QSL可以实现许多新奇的性质，例如：本征量子拓扑序和分数自旋激发，因此在最近几十年间引发了现代凝聚态物理界的极大兴趣。 

　　尽管QSL的研究开展了几十年，我们仍然缺乏一个理想的QSL研究材料。现有的大多数材料都或多或少存在各种各样的结构上的缺点，例如：磁缺陷（杂质），反对称的Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用，以及晶格畸变。这些结构上的缺陷严重地阻碍了更进一步的研究：它们使得提取实际材料的本征物理性质变得异常困难。最近，李岳生博士和张清明教授课题组取得了重要突破：首次成功推出一个全新的结构完美（完全没有上述结构缺陷）的QSL材料，YbMgGaO₄。该工作获得了与中科院物理所，复旦大学（李世燕教授课题组），中科院稳态强磁场中心，中科院固体物理所，武汉脉冲强磁场中心，以及中科院高能物理所的合作研究。该工作于2015年11月10日发表在Scientific Reports上。 

　　该项工作首次清楚地从YbMgGaO₄的实验中观测到了一个无能隙的磁无序的基态：60mK下观测到的剩余熵几乎为零，而且反铁磁关联也非常明显（~ 4K）。“磁无序的基态”是QSL的第一个必要条件，而它完全能够在YbMgGaO₄中实现。进一步的单晶工作发表在Yuesheng Li etc, Phys. Rev. Lett. 115, 167203 (2015)，其他的更进一步的工作也在计划中，用以深入研究其新奇的极低温自旋激发和自旋动力学。 

　　YbMgGaO₄和LuMgGaO₄的粉末同步辐射X射线衍射实验在北京同步辐射装置(BSRF)的4B9A-衍射实验站开展的。该X射线衍射实验数据用于精修YbMgGaO₄和LuMgGaO₄的详细晶体结构。 

（http://www.nature.com/articles/srep16419）