spinonilmiöihin

Spinonilmiöihin viittaavat ilmiöt, joissa vahvasti korreloituneissa magneettisissa järjestelmissä elektronin ominaisuudet voivat jakautua kvanttifractionalisoinnin kautta. Spinonit ovat emergentteja kvasi-hiukkasia, jotka kantavat elektronin spinin arvoa 1/2 mutta eivät kanna sähkövarausta. Ne esiintyvät erityisesti yhden ulottuvuuden spiniketjuissa ja voivat ilmetä myös epäjäännösmagneettisissa, korkean entropian tiloissa, kuten eräissä kvanttikasvojen nestemäisissä magneettisissa järjestelmissä.

Teoriassa spinonilmiöihin liittyy spin-charge-separaatio ja kvanttifraktionalisaatio. Yhden ulottuvuuden spin-1/2 ketjuissa excitations jakautuvat spinonien ja holonien kaltaisiin liikkuviin quasipartikkeliformaatioihin, mikä johtaa laajaan, jatkuvaan spektriin neutronin avulla mitattavissa magneettisissa vasteissa. Monimutkaisemmissa 2D-järjestelmissä geometrian turhautuminen ja vahva korrelaatio voivat johtaa dekonfinoituneisiin spinoneihin, mikä vaatii emergenttien gauge-kenttien käsittelyä teoreettisesti.

Esimerkkejä materiaaleista ja havainnoista ovat 1D spinketjut kuten SrCuO2 ja Sr2CuO3, joissa inelastista neutroniskannauksen kautta havaitaan laaja spinonien continua sen sijaan, että perinteinen magnonispektri pysyisi. 2D:n kvanttiset spin nestemät voivat ilmentää spinonihingkkuja esimerkiksi herbertsmithiitissä ZnCu3(OH)6Cl2. Kitaevin materiaaleissa, kuten alpha-RuCl3, magneettisen kentän alisuuntautuessa identtisen kaltainen spinonikuvaus voidaan löytää magneettisen spektrin continuaalina.

Spinonilmiöillä on ollut merkittävä rooli kvanttivakaan magneettisuuden ja kvanttifraktion ymmärtämisessä. Ne tarjoavat näkökulman entanglementtiin ja dekonfinaatioon sekä potentiaalisia inspiraatioita uusille tavallisille kvantti-juonitteluille tulevaisuudessa. Tutkimus jatkuu sekä teoreettisesti että kokeellisesti, erityisesti kvanttiset nestemäiset magneetit ja Kitaev-kantaisten järjestelmien piirissä.