Коллективное поведение спинов в твердотельных системах представляет интерес как с фундаментальной, так и с практической точек зрения.

Уже довольно давно было теоретически предсказано [1,2] состояние квантовой спиновой жидкости (КСЖ), в которой из-за квантовых флуктуаций спиновый порядок отсутствует даже при T=0. Экспериментальные указания на возможность наличия КСЖ в органике k-(BEDT-TTF)₂Cu₂(CN)₃ были получены в ходе исследований объемной магнитной восприимчивости и ЯМР, не обнаруживших признаков дальнего магнитного порядка [3]. Недавно из Японии пришло сообщение [4] о результатах измерения температурной зависимости теплоемкости C монокристаллов этого квазидвумерного органического соединения при T ≥ 75 мК (см. рис.).

Теплоемкость k-(BEDT-TTF)₂Cu₂(CN)₃. Кружки – экспериментальные данные [4]. Сплошные линии – теоретические зависимости

При высоких температурах преобладает фононный вклад (~T³), при низких – вклад от уровней сверхтонкой структуры (~T^-2), а количественного описания экспериментальных данных в области T = (0.3 ÷ 1.5) К удается добиться, лишь допустив наличие у C(T) линейной по T (или пропорциональной T^2/3) составляющей (такое поведение C(T) дают для КСЖ теоретические модели). Однако этой составляющей отвечают всего лишь 2.5% от полной величины энтропии Rln2 для частиц со спином 1/2. Иными словами, только 2.5% спиновых степеней свободы участвует в формировании КСЖ. В каком состоянии находятся остальные спины и как они влияют на КСЖ, еще предстоит разобраться. А пока в литературе обсуждается возможность управления течением КСЖ посредством обычных электродов. Если это удастся сделать, то КСЖ найдет свою нишу в спинтронике.

Автор – Л.Опенов

• 1. P.W.Anderson, Mater. Res. Soc. Bull. 8, 153 (1973)
• 2. B.S.Shastry, B.Sutherland, Physica B 108, 1069 (1981)
• 3. Y.Shimizu et al., Phys. Rev. Lett. 91, 1007001 (2003)
• 4. S.Yamashita et al., Nature Phys. 4, 459 (2008)