非弹性中子散射揭示了La3Ni2O7-δ中强层间磁交换耦合

近日，中山大学研究团队在《ScienceBulletin》上发表了一项关于双层镍酸盐La3Ni2O7-δ多晶的非弹性中子散射工作。该团队利用中子谱研究了常压下La3Ni2O7-δ的磁基态和自旋动力学。

中子衍射结果表明，在10K以下均无磁序存在。在非弹性通道中，他们观察到了一些弱的自旋激发，这些自旋激发包含几个毫电子伏的低能自旋激发和45meV左右几乎无色散的高能自旋激发。这些结果可以解释为条纹型反铁磁序的强层间磁耦合和弱层内磁耦合。相应的层间磁耦合和层内磁耦合分别约为60meV和3~4meV。

这些观察结果与以层内交换耦合为主的铜酸盐和铁基超导体的观察结果截然不同。迄今为止，关于镍酸盐的高温超导机制仍存在很多争议，但大多数现有理论的共识是层间磁耦合起着关键作用。相邻两层镍层之间的超交换是由顶端氧介导的，其空位可以直接破坏层间耦合，进一步破坏压力诱导的高温超导。

因此，这项工作不仅研究了环境压力下La3Ni2O7-δ的自旋激发，确定了双层镍酸盐中独特的磁耦合，而且为理解高温Tc机制和顶端氧的作用提供了重要的实验证据。