Magnetic and lattice excitations in the quasi-2D quantum spin compound (CuCl)LaNb2O7
Vladimir Gnezdilov1,2, Peter Lemmens1,3, Dirk Wulferding4, Atsushi Kitada5, and Hiroshi Kageyama6
1Institute for Condensed Matter Physics, TU Braunschweig, Braunschweig D-38106, Germany
2B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine Kharkiv 61103, Ukraine
E-mail: gnezdilov@ilt.kharkov.ua
3Laboratory of Emerging Nanometrology LENA, Braunschweig D-38106, Germany
4CCES, Inst. for Basic Science, Dept. Physics and Astronomy, Seoul Nat. Univ., Seoul 08826, Republic of Korea
5Department of Materials Engineering, Graduate School of Engineering, Kyoto University, Kyoto 615-8510, Japan
6Department of Energy and Hydrocarbon Chemistry, Graduate School of Engineering, Kyoto University, Kyoto 615-8510, Japan
Received June 29, 2021, published online September 24, 2021
Abstract
Raman scattering phonon data of the quasi-two-dimensional quantum spin system (CuCl)LaNb2O7 are used to derive an effective structural model that may serve as a basis for its unconventional magnetic properties. Furthermore, a rich spectrum of magnetic excitations is observed, including quasielastic energy density fluctuations and finite energy bound states. These modes are the key to understand (CuCl)LaNb2O7 as a system with strong interactions between well-localized triplet excitations based on a pronounced competition of magnetic exchange.
Анотація
Дані фононного раманівського розсіювання квазідвовимірної квантової спінової системи (CuCl)LaNb2O7 використовуються для визначення ефективної структурної моделі, яка може послужити основою для її нетрадиційних магнітних властивостей. Крім того, спостерігається багатий спектр магнітних збуджень, включаючи квазіпружні флуктуації щільності енергії та зв’язані стани з кінцевою енергією. Ці моди є ключем до розуміння (CuCl)LaNb2O7 як системи з сильною взаємодією між добре локалізованими, внаслідок вираженої конкуренції магнітного обміну, триплетними збудженнями.
Key words: quantum spin system, Raman scattering, magnetic and lattice excitations.
