1 P.L. Kapitza Institute for Physical Problems RAS, Moscow, Russia
2 National Research University Higher School of Economics, Moscow, Russia
3 Condensed Matter Theory Laboratory, RIKEN, Wako, Saitama, Japan
4 Neutron Scattering and Magnetism, Laboratory for Solid State Physics, ETH Zurich, Switzerland
Существуют металлоорганические соединения, в которых геометрия обменных связей образует лестничную структуру. Модель, описывающая такие магнетики, называется «спиновой лестницей» и представляет собой пару связанных параллельных спиновых цепочек с антиферромагнитным взаимодействием. В малых полях основное состояние «спиновой лестницы» является синглетом, а делокализованные триплетные возбуждения отделены щелью Δ. При приложении критического поля Δ/(gμB) щель закрывается и вплоть до поля насыщения спиновая система остается одномерной и бесщелевой.
В одном из одномерных магнетиков типа " спиновая лестница" (C5H12N)2CuBr4 (BPCB) обнаружен низкочастотный (20-50 ГГц) сигнал поглощения ЭПР в поле 8-10Тл, которое выше поля закрытия щели. Измеренная частотно-полевая зависимость этого сигнала ЭПР показывает наличие щели и демонстрирует аномальные значения g-фактора в полтора раза больше значений в парамагнитной фазе. Величина щели зависит от ориентации образца в постоянном магнитном поле.
Известно, что в интервале полей от критического до насыщения "спиновая лестница" с доминирующим межцепочечным взаимодействием эквивалентна XXZ цепочке [1], [2]. Это позволяет применять модель жидкости Томонаги-Латтинжера [1] для описания наблюдаемых низкоэнергетических возбуждений. Низколежащие энергетические возбуждения с учетом наличия анизотропных спин-спиновых взаимодействий оказываются возбуждениями типа солитона или антисолитона для эквивалентной XXZ цепочки. В рамках модели Латтинжеровой жидкости теоретически объяснены частотно-полевые спектры щелевых возбуждений и аномальный g-фактор.
[1]. T. Giamarchi and A. M. Tsvelik, Coupled ladders in a magnetic field, Phys. Rev. B 59, 11398 (1999)
[2]. P. Bouillot, C. Kollath, A. M. Lauchli, et al Statics and dynamics of weakly coupled antiferromagnetic spin- ½ ladders in a magnetic field, Phys. Rev. B 83, 054407 (2011)
