Magnetic field induced phases in one-dimensional (1D) antiferromagnetic quantum magnets

• Applicants: Professor Dr. Stefan Süllow; Anja Wolter-Giraud, Ph.D.
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2010 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 161578921

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Thematischer Schwerpunkt des Projektes ist die weiterführende physikalische Charakterisierung des frustrierten niederdimensionalen Quantenmagneten Linarit, dieses insbesondere in Hinblick auf die Möglichkeit der Existenz ungewöhnlicher sog. multipolarer Phasen. Im Verlauf der Studie wurden Hinweise für die Existenz dieser Phasen gefunden. Damit ist Linarit eines von nicht einmal einer Handvoll Materialien, für welche die Existenz dieser Phasen möglich erscheint, und es ist das einzige Material, für welches eine umfassende experimentelle Überprüfung der Vorhersagen möglich ist. Allerdings zeigte sich zudem, dass die bisher entwickelten theoretischen Modelle bei Weitem nicht ausreichen, um die experimentellen Befunde zu erklären. Letztere erwiesen sich als noch komplizierter als von Theorieseite vorhergesagt. Darüber hinaus wurde im Projektzusammenhang Atacamit als ein weiterer frustrierter niederdimensionaler Quantenmagnet identifiziert, welcher für zukünftige Studien in diesem Gebiet sehr vielversprechende Eigenschaften aufweist.

Publications

• The dynamics of linarite: Observations of magnetic excitations, Phys. Rev. B 95, 024430 (2017)
  K. C. Rule, B. Willenberg, M. Schäpers, A. U. B. Wolter, S.-L. Drechsler, G. Ehlers, D. A. Tennant, R. A. Mole, J. S. Gardner, S. Süllow, S. Nishimoto
  
• The magnetic properties of single-crystalline atacamite, Cu2Cl(OH)3, Physica B 536, 377 (2018)
  L. Heinze, R. Beltran-Rodriguez, G. Bastien, A. U. B. Wolter, J.-U. Hoffmann, M. Reehuis, K.C. Rule, S. Süllow
  
• Atacamite Cu2Cl(OH)3: A model compound for the S=1/2 sawtooth chain?
  L. Heinze, H. Jeschke, A. Metavitsiadis, M. Reehuis, R. Feyerherm, J.-U. Hoffmann, A. U. B. Wolter, X. Ding, V. Zapf, C. C. Moya, F. Weickert, M. Jaime, K. C. Rule, D. Menzel, R. Valentí, W. Brenig, S. Süllow
  
• Magnetic phase diagram of the frustrated spin chain compound linarite PbCuSO4(OH)2 as seen by neutron diffraction and 1H-NMR, Phys. Rev. B 99, 094436 (2019)
  L. Heinze, G. Bastien, R. Ryll, J.-U. Hoffmann, M. Reehuis, B. Ouladdiaf, F. Bert, E. Kermarrec, P. Mendels, S. Nishimoto, S.-L. Drechsler, U. K. Rößler, H. Rosner, B. Büchner, A. J. Studer, K. C. Rule, S. Süllow, and A. U. B. Wolter