有序磁体中的自旋激发连续谱：量子涨落诱导的非常规磁有序态

本研究通过中子散射实验和密度矩阵重整化群（DMRG）计算，揭示了Na2BaCo(PO4)2在长程磁有序态中仍存在自旋激发连续谱的现象。这一发现挑战了传统观点——连续谱仅存在于量子自旋液体（QSL）中，表明强量子涨落和几何阻挫可导致有序磁体出现类似QSL的激发特征，为理解量子材料中的非常规磁行为提供了新视角。

　　

引言

量子自旋液体（QSL）是凝聚态物理中的前沿课题，其核心特征是无序基态和分数化自旋激发（如自旋子连续谱）。传统观点认为，中子散射（INS）观测到的连续谱是QSL的“确凿证据”。然而，Na₂BaCo(PO₄)₂的研究打破了这一认知：该材料在长程磁有序态（Y相）中仍展现出连续谱，表明量子涨落和几何阻挫可诱导类似QSL的激发行为。

材料与模型

Na₂BaCo(PO₄)₂是三角晶格（TL）自旋1/2 XXZ模型（哈密顿量含各向异性参数Δ=1.645）的典型实现。实验通过高场（B>B_s）下的线性自旋波（LSW）验证了模型的准确性，排除了无序效应。

关键发现

1. 多相态连续谱：在UUD相（1/3磁化平台）中，DMRG计算显示2-自旋子连续谱与1-磁振子分支重叠；V相（超固态）中，非共线序导致磁振子衰变至连续谱；Y相（零场）则几乎完全被连续谱主导，分辨率达0.047 meV仍无尖锐磁振子。
2. 理论验证：DMRG与INS结果高度吻合，证实连续谱源于XXZ模型内禀的量子涨落，而非无序或杂质。
3. 与QSL的界限：尽管连续谱类似QSL，但长程序和自旋子束缚态（如Ba₃CoSb₂O₉中的Schwinger玻色子框架）表明其本质仍是磁有序态。

讨论与意义

研究揭示了连续谱的多样性起源：在QSL中，它反映自由自旋子；而在Na₂BaCo(PO₄)₂中，则是强量子涨落下磁振子衰变的结果。这一发现警示研究者需结合多维度证据（如基态有序性、模型参数）区分QSL与非常规磁有序态，并为设计新型量子材料提供了新思路。

结论

Na₂BaCo(PO₄)₂的案例表明，连续谱不再是QSL的专属标签。几何阻挫与量子涨落的协同作用可在有序态中产生类似QSL的动力学行为，深化了对量子磁体中激发谱的理解。