Novel phases in quasi-one-dimensional frustrated spin chain LiCuSbO4

disertacija

• Naslov (hrvatski): Nove faze u kvazijednodimenzionalnom frustriranom spinskom lancu LiCuSbO4
• Autor: Marko Bosiočić
• Mentor: Miroslav Požek (mentor)
• Mentor: Fabrice Bert https://orcid.org/0000-0003-3627-5228 (komentor)
• Član povjerenstva: Mihael Srđan Grbić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Mirta Herak (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Miroslav Požek (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Fabrice Bert https://orcid.org/0000-0003-3627-5228 (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Danko Radić (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Fizički odsjek); Zagreb
• Datum i država obrane: 2022-10-07, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Fizika
• Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC): 53 - Fizika

Sažetak

Search for novel (quantum) states of matter is one of the prime goals of contemporary physics. Spin nematic phase, where spins form a state with vanishing dipolar moment while a more complex operator remains with non zero expectation value, was predicted in one dimensional (1D) spin systems with ferromagnetic (FM) interaction between first and antiferromagnetic (AFM) interaction between second neighbours in the region near saturation field. After decades of mainly theoretical work in low dimensional spin systems, the first material candidates started to emerge, albeit no clear experimental evidence for such a phase was presented so far. In this thesis, extensive experimental research on LiCuSbO_4 compound, a spin nematic candidate, is presented. This material shows distinct properties: absence of 3D ordering in zero magnetic field down to 30 mK, saturation field of ≈13 T. Nuclear magnetic resonance (NMR), muon spin rotation (μSR) and magnetic susceptibility (SQUID) techniques were used to unravel and tackle different parts of the experimental phase diagram. We conclude that the search for possible quadrupolar nematic (QN) phase is narrowed down to a field range 12.5-13 T, and remains a goal for future investigations. Results in this thesis are compared to the recent work by Grafe et al. [1]. Also, we summarize most important work on similar compound LiCuVO_4, which is investigated for 15 years and available in form of single crystals.

Sažetak (hrvatski)

Potraga za novim(kvantnim) stanjima materije je jedan od važnijih ciljeva moderne fizike. Spinska nematska stanja, gdje spinovi formiraju stanja s iščezavajućim dipolnim momentom, dok kompleksniji operatori imaju ne iščezavajuće vrijednosti, predviđeni su u jednodimenzionalnim (1D) spinskim sustavima s feromagnetskom interakcijom među prvim i antiferomagnetskom interakcijom među drugim susjedima u području blizu saturacijskog polja. Nakon desetljeća, uglavnom teorijskih, radova u niskodimenzionalnim spinskim sustavima, prvi spojevi kandidati počeli su se pojavljivati, iako do sada nema jasnih eksperimentalnih dokaza za postojanje takvih faza. U ovom radu prezentirano je iscrpno eksperimentalno istraživanje spoja LiCuSbO_4, kandidata za opažanje spinske nematske faze. Ovaj spoj pokazuje sljedeća svojstva: nepostojanje3D uređenja u nultom magnetskom polju na temperaturama iznad 30 mK i saturacijsko polje od ≈13 T. U ovom su radu korištene tehnike nuklearne magnetske rezonancije (NMR), mionske spinske rotacije (μSR) i magnetske susceptibilnosti (SQUID) kako bi se istražili različiti dijelovi faznog dijagrama. Zaključujemo da je potraga za mogućom kvadrupolnom nematskom (QN) fazom sužena na područje izmedu 12.5 i 13 T i ostaje ciljem za buduća istraživanja. Rezultati predstavljeni u ovom radu uspoređeni su s nedavnim radom Grafea i suradnika [1]. Također, saželi smo najvažnije radove na sličnom spoju LiCuVO_4, koji je predmet istraživanja više od 15 godina i dostupan je kao monokristal.

• Ključne riječi: frustration; 1D; spinchain; NMR; μSR.
• Ključne riječi (hrvatski): Rad ne sadrži ključne riječi na drugom jeziku.
• Jezik: engleski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:231132
• Datum promocije: 2022
• Studijski program: Naziv: Fizika; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: poslijediplomski doktorski; Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje fizika (dr. sc.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Opseg: 92 str.
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2022-10-11 15:33:29