量子自旋液體是凝聚態(tài)物理學(xué)家追尋已久的新奇物質(zhì)形態(tài)。它由諾貝爾獎(jiǎng)得主P. W. Anderson在70年代首次提出，80年代末被用來嘗試解釋當(dāng)時(shí)剛發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)現(xiàn)象。傳統(tǒng)的物質(zhì)形態(tài)可以用能帶理論和對(duì)稱性自發(fā)破缺理論來描述，而自旋液體作為沒有對(duì)稱性破缺的量子物質(zhì)形態(tài)需要用新的理論框架來描述。這個(gè)新框架下的重要概念是拓?fù)湫颍�它是討論諸如分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)以及量子自旋液體的語言。不同的拓?fù)湫蝮w現(xiàn)了自旋液體這類量子多體系統(tǒng)中不同程度的量子糾纏，系統(tǒng)也因此遵從既不同于玻色-愛因斯坦也不同于費(fèi)米狄拉克形式的分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)。通過引入載流子，自旋液體材料有可能形成新的非傳統(tǒng)超導(dǎo)體。由于拓?fù)湫虻姆�(wěn)定性和糾纏性，自旋液體材料還有望成為實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔佑?jì)算的材料基礎(chǔ)。 d5{=<j  
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　　具有 Kagome（籠目）晶格的阻挫磁體材料，是可能實(shí)現(xiàn)量子自旋液體的舞臺(tái)。目前，ZnCu3(OH)6Cl2 (Herbertsimithite)是一種被很多人接受的Kagome晶格量子自旋液體材料。為了探索更多新型的量子自旋液體，人們不斷尋找新的kagome晶格自旋體系化合物。通過第一原理計(jì)算，劉崢、鄒小龍、梅佳偉和劉鋒等人預(yù)言了一種新的Kagome晶格阻挫磁體材料Cu3Zn(OH)6FBr （Phys. Rev. B 92, 220102 (2015)）。這個(gè)材料與Herbertsmithite類似，都有二維kagome銅平面。但是，Cu3Zn(OH)6FBr具有相對(duì)簡單的晶體結(jié)構(gòu)（比如，herbertsmithite的二維kagome銅平面是ABC疊積，而Cu3Zn(OH)6FBr卻是AA疊積的），給實(shí)驗(yàn)測量帶來的干擾因素較少。 qvWi;  
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　　最近，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室（籌）EX01組研究生馮子力、研究員石友國成功合成了Cu3Zn(OH)6FBr。物理所鄭國慶研究組（SC09組）副研究員李政展開了核磁共振研究。這項(xiàng)工作是一個(gè)理論和實(shí)驗(yàn)通力合作的典型例子：南方科技大學(xué)助理教授梅佳偉、物理所SC08組研究員李世亮、T03組副研究員孟子楊，復(fù)旦大學(xué)教授李世燕以及清華大學(xué)副研究員劉崢參加組成了研究團(tuán)隊(duì)。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，該材料具有與Herbertsimithite相似量級(jí)的強(qiáng)反鐵磁相互作用（J~17 meV），然而極低溫下（50mk）熱力學(xué)測量沒有觀測到任何磁性長程序形成，表明Cu3Zn(OH)6FBr是Kagome晶格量子自旋液體的新的代表性系統(tǒng)。通過19F的NMR測量，研究團(tuán)隊(duì)確定了有能隙的1/2自旋的自旋子激發(fā)。如圖1所示，Cu3Zn(OH)6FBr為層狀的Kagome晶格，Kagome面由自旋1/2的Cu原子構(gòu)成，系統(tǒng)可以理解為具有反鐵磁相互作用的阻挫Kagome晶格模型。磁化率、比熱等熱力學(xué)測量顯示，在50mK時(shí)，系統(tǒng)仍然沒有磁性。 pNQ7uy