量子自旋液體這概念經(jīng)提出便吸引了眾多物理學(xué)家的目光，這不僅源于其應(yīng)用前景，如高溫超導(dǎo)機(jī)理、量子計(jì)算，更因?yàn)槠浔澈筇N(yùn)含復(fù)雜深刻的物理。經(jīng)過四十多年研究，人們已經(jīng)取得了很多理論方面的成果，提出了多種多樣的量子自旋液體的基態(tài)。

圖1 帶有中子的蜂巢晶格上的自旋液體的激發(fā)過程

    實(shí)驗(yàn)上對(duì)量子自旋液體的探索雖然也取得了些成果。2016年4月，劍橋及其合作機(jī)構(gòu)的研究人員在種結(jié)構(gòu)類似石墨烯的二維材料中測(cè)量到被稱為“馬拉約那費(fèi)米子”的分?jǐn)?shù)化粒子，并且能很好地與Kitaev模型相契合。但是，*的量子自旋液體存在的實(shí)驗(yàn)證據(jù)仍然缺乏，方面是因?yàn)榱孔幼孕后w這種新奇的物質(zhì)態(tài)沒有類似傳統(tǒng)相變所對(duì)應(yīng)的對(duì)稱性破缺和序參量，另方面是因?yàn)楹芏嗔孔幼孕后w候選材料無法生長(zhǎng)高質(zhì)量大尺度的單晶樣品，因此阻礙著人們對(duì)量子自旋液體的深入研究，使得量子自旋液體在實(shí)驗(yàn)上的實(shí)現(xiàn)仍然懸而未決。

  經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的艱苦摸索，復(fù)旦大學(xué)趙俊課題組用新建成的德國SciDre高溫高壓光學(xué)浮區(qū)單晶爐成功的生長(zhǎng)出了高質(zhì)量、大尺度的YbMgGaO4單晶樣品，這讓深入研究該樣品的微觀性質(zhì)成為可能。隨后趙俊老師課題組與陳鋼老師課題組及其合作者用中子散射技術(shù)在量子自旋液體候選材料YbMgGaO4中觀測(cè)到了分?jǐn)?shù)化自旋激發(fā)----完整的自旋子激發(fā)譜，相關(guān)研究論文“Evidence for a spinon Fermi surface in a triangular lattice quantum spin liquid candidate”于2016年12月5日在線發(fā)表于《自然》（Nature）雜志（DOI: 10.1038/nature20614）。

圖2  低溫70mK下測(cè)得的子自旋激發(fā)譜（覆蓋了布里淵區(qū)大片區(qū)域）

圖3基于自旋子費(fèi)米面的粒子-空穴激發(fā)計(jì)算得到的激發(fā)譜

  這項(xiàng)研究是在二維三角格子體系中觀測(cè)到了完整的自旋子激發(fā)譜，表明量子自旋液體域的研究又前進(jìn)了大步，同時(shí)也為量子自旋液體的研究注入了新的動(dòng)力。我們期待趙俊教授在接下來的科研工作中取得更多的成就。

關(guān)于Quantum Design

Quantum Design是上的科研設(shè)備制造商和儀器分銷商，于1982年創(chuàng)建于美國加州圣迭戈。公司生產(chǎn)的 SQUID 磁學(xué)測(cè)量系統(tǒng) (MPMS) 和材料綜合物理性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng) (PPMS) 已經(jīng)成為*的*測(cè)量平臺(tái)，廣泛的分布于上幾乎所有材料、物理、化學(xué)、納米等研究域的實(shí)驗(yàn)室。2007年，Quantum Design并購了歐洲zui大的儀器分銷商LOT公司，現(xiàn)已成為的科學(xué)儀器域的跨國公司。目前公司擁有分布于英國、美國、法國、德國、巴西、印度，日本和中國等地區(qū)的數(shù)十個(gè)分公司和辦事處，業(yè)務(wù)遍及百多個(gè)國家和地區(qū)。中國地區(qū)是Quantum Design公司zui活躍的市場(chǎng)，公司在北京、上海和廣州設(shè)有分公司或辦事處。幾十年來，公司與中國的科研和教育域的合作有成效，為中國科研的進(jìn)步提供了進(jìn)的設(shè)備以及高質(zhì)量的服務(wù)。