20.500.12556/RUL-182163 Študija kandidata za kvantno spinsko tekočino Zn-barlovita z jedrsko magnetno resonanco NMR study of the kagome lattice quantum-spin-liquid candidate Zn-barlowite Zn-barlovit zaznamuje plastovita struktura, kjer bakrovi ioni v posameznih pla- steh tvorijo mrežo kagome. Kompleksna magnetna narava dane spojine je posledica nečistoč, ki v obliki bakrovih ionov zamenjujejo izven-ravninske cinkove ione. Neči- stoče v kvantnih spinskih tekočinah, za katero kandidat je tudi preiskovani material, tvorijo domene polariziranih spinov, kar vpliva na intrinzične magnetne lastnosti, še posebno v nizkotemperaturnem režimu. Njihovo temperaturno spremenljivo magne- tno obnašanje vnaša negotovost pri določitvi dejanskega deleža nečistoč in odstira fundamentalnejšo raziskovalno vprašanje o prisotnosti spinske vrzeli v osnovnem stanju. Med kagome plastmi so prisotni tudi fluorovi ioni, ki predstavljajo ustrezno lokalno sondo za raziskovanje materiala z metodo jedrske magnetne resonance (19F NMR). V študiji smo z uporabo dvokomponentnega modela iz signala 19F NMR razločili dvoje različnih lokalnih okolic in sicer intrinzično kagome komponento ter komponento Cu2+ nečistoč. S prilagoditvijo danega modela smo z globalno optimi- zacijo parametrov prek izbranega temperaturnega območja od 2 K do 110 K ocenili delež nečistoč v analiziranih vzorcih. S pridobljeno informacijo o kompoziciji vzor- cev smo nato raziskali še dinamiko z meritvijo in dvokomponentno analizo spinsko mrežnega relaksacijskega časa T1. Rezultati so razkrili daljši relaksacijski čas intrin- zične komponente od napovedi za idealni kagome antiferomagnet, kar nakazuje na odsotnost homogene spinske vrzeli. Ob dejstvu, da 19F NMR metoda povpreči prek množice bližnjih okoliških spinov, dokončnega odgovora o spinski vrzeli ni mogoče podati, saj obstaja možnost prostorskih nehomogenosti, katere z dotično metodo izpovprečimo. Vsekakor pa smo s študijo pokazali učinkovito analitsko metodo, ki izboljša interpretabilnost rezultatov meritev z lokalno sondno NMR ob prisotnosti kombinacije okolic z različno magnetno naravo. Zn-barlowite exhibits a layered structure in which copper ions within each layer form a kagome lattice. The complex magnetic behavior of this compound originates from impurities in which copper ions partially substitute the out-of-plane zinc sites. In quantum spin liquids, for which the studied material is considered a candidate, such impurities generate spin-polarized domains that influence the intrinsic magnetic pro- perties, particularly in the low-temperature regime. Their temperature-dependent magnetic response introduces uncertainty in determining the actual impurity con- centration and raises the fundamental question of whether a spin gap is present in the ground state. Fluorine ions located between the kagome layers provide a suita- ble local probe for investigating the material using nuclear magnetic resonance (19F NMR). In this study, we employed a two-component model to resolve two distinct local environments from the 19F signal: the intrinsic kagome component and the component associated with Cu2+ impurities. By fitting the model and performing a global optimization of parameters across the temperature range from 2 K to 110 K, we determined the impurity concentration in the analyzed samples. Using the obtained information on the sample composition, we further investigated the spin dynamics by measuring and analyzing the spin–lattice relaxation time T1 within a two-component framework. The results reveal a longer relaxation time of the intrin- sic component than predicted for an ideal kagome antiferromagnet, suggesting the absence of a homogeneous spin gap. However, since the 19F NMR signal averages over many surrounding spins, a definitive conclusion regarding the presence of a spin gap cannot be drawn, as possible spatial inhomogeneities may be averaged out by the method. Nevertheless, this study demonstrates an effective analytical appro- ach that improves the interpretability of local-probe NMR measurements in systems where multiple local environments with distinct magnetic properties coexist. NMR kvantna spinska tekočina Zn-barlowit frustrirani magnetizem mreža kagome dvokomponentni model NMR quantum spin liquid Zn-barlowite frustrated magne- tism kagome lattice dvokomponentni model true false false Slovenski jezik Angleški jezik Zaključna naloga 2026-04-26 08:15:06 2026-04-26 08:15:20 2026-05-05 10:57:42 0000-00-00 00:00:00 2026 0 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 159704 277042179 21373.pdf 21373.pdf 1 1563F049D3D34C35676A26A790D0D51F 5597aa50e5814d47027534ae8d236dbf721ee552ca9bdc1fc6e405c90ae76a10 0a6337d1-4137-11f1-b0ab-0050569b8976 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=233139 Fakulteta za matematiko in fiziko 0 0 0