在多体自旋系统中，释放拓扑有序的应用潜力，一直是量子材料研究的关键目标。但多功能材料体系探索，仍在继续，以实现位点选择性自旋操纵，这对于调整和探测不同的拓扑相，是至关重要的。
今日，瑞士联邦材料科学与技术研究所（Empa – Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology）Chenxiao Zhao, Gonçalo Catarina, Pascal Ruffieux，德国 德累斯顿工业大学（Technische Universität Dresden）Jin-Jiang Zhang（一作），冯新亮Xinliang Feng，葡萄牙 伊比利亚国际纳米技术实验室（ International Iberian Nanotechnology Laboratory）Joaquín Fernández-Rossier等，在Nature Nanotechnology上发文，利用表面合成工艺，构建了自旋-1/2交替交换alternating-exchange海森堡链，通过共价连接Clar高脚杯Clar’s goblets——纳米石墨烯，每个都有两个反铁磁耦合的自旋。
利用扫描隧道显微镜，对海森堡链的长度、宇称和交换耦合终端，实现了原子尺度的调控，并通过非弹性隧道光谱，探测了它们的磁响应。
研究证实，海森堡链中整体激发的能隙性质，即所谓的三重子triplons。色散关系是从隧道光谱振幅的空间变化中提取出来的。这取决于链的宇称和终止，观察到了不同数量的能隙内自旋-1/2边激发，反映了热力学极限时，不同拓扑基态的简并性。通过监测这些边缘自旋之间的相互作用，确定了自旋关联的指数衰减。
这一发现，呈现了相位控制的多体材料体系，为基于自旋的量子器件开辟了道路。
图1: 高脚杯链goblet chains中，海森堡Heisenberg，AH模型的实现。
图2: J1-和J2-封端链的表征。
图3: 海森堡AH链中，分散的三重子。
图4: 海森堡AH链的有限尺寸效应和操纵。
文献链接
Zhao, C., Catarina, G., Zhang, JJ. et al. Tunable topological phases in nanographene-based spin-1/2 alternating-exchange Heisenberg chains. Nat. Nanotechnol. (2024).
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01805-z
https://www.nature.com/articles/s41565-024-01805-z
本文译自Nature。
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