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[[응집물질물리학]]에서 '''양자 스핀 액체'''({{llang|en|Quantum spin liquid}})는 [[상호작용#물리학|상호작용]]하는 양자 [[스핀 (물리학)|스핀]]으로 이루어진 [[계 (물리학)|계]]에서 일어날 수 있는 [[물질의 상태]]이다. ''액체''라 불리는 이유는 [[강자성]] 스핀 상태에 비해 [[질서와 무질서|무질서]] 상태이기 때문이며,<ref name=io9>{{뉴스 인용|저자=Alasdair Wilkins|제목=A Strange New Quantum State of Matter: Spin Liquids|url=http://io9.com/5831111/a-strange-new-quantum-state-of-matter-spin-liquids|확인날짜=2012년 12월 23일|뉴스=[[io9]]|언어=en|날짜=2011년 8월 15일}}{{깨진 링크|url=http://io9.com/5831111/a-strange-new-quantum-state-of-matter-spin-liquids }}</ref> 이는 액체인 물이 결정성의 얼음에 비해 무질서 상태라는 것과 같다. 하지만 다른 무질서 상태와는 달리 양자 스핀 액체 상태는 매우 낮은 온도에도 무질서 상태를 유지한다.<ref name="balents10" />

양자 스핀 액체 상태는 1973년 [[필립 워런 앤더슨|필립 앤더슨]]에 의해 제안되었다. 그가 제시했던 해는 2차원 [[육방정계]] 배열의 [[반강자성]] 스핀 계의 [[바닥 상태]]였다.<ref name="anderson73" /> 양자 스핀 액체는 이후 1987년에 앤더슨이 무질서 스핀 액체로 기술하는 [[고온 초전도체]] 이론을 제안하면서 더 관심을 끌게 되었다.<ref name=mit-3-2011>{{뉴스 인용|last=Trafton|first=Anne|title=A new spin on superconductivity?|url=http://web.mit.edu/newsoffice/2011/quantum-spin-liquid-0329.html|accessdate=24 December 2012|newspaper=MIT News|date=March 28, 2011}}</ref><ref name="anderson87" />

최초의 양자 스핀 액체는 2000년 콜디아 그룹이 [[육방정계]] 형태의 Cs<sub>2</sub>CuCl<sub>4</sub>에서 발견하였다.<ref name="coldea2000" /> 이후 2003년 카노다 그룹이 유기 [[모트 절연체]] κ-(BEDT-TTF)<sub>2</sub>Cu<sub>2</sub>(CN)<sub>3</sub>에서도 발견하였다.<ref name="shimizu03" /> 이는 [[스피논]] [[페르미 면]]을 가진 에너지 [[띠틈|틈]] 없는 스핀 액체(이른바 균등 RVB 상태)에 해당할 수 있다.<ref name="anderson73" /> 이 스핀 액체 화합물의 [[상평형 그림]]은 [[뮤온 스핀 분광법]]을 이용해 최초로 도출되었다.<ref>{{저널 인용| display-authors = 4 | last1 = Pratt | first1 = F. L. | last2 = Baker | first2 = P. J. | last3 = Blundell | first3 = S. J. | last4 = Lancaster | first4 = T. | last5 = Ohira-Kawamura | first5 = S. | last6 = Baines | first6 = C. | last7 = Shimizu | first7 = Y. | last8 = Kanoda | first8 = K. | last9 = Watanabe | first9 = I. | last10 = Saito| first10 =  G. | date = 2011 | title = Magnetic and non-magnetic phases of a quantum spin liquid | journal = Nature | volume = 471 | issue = 7340| pages = 612–616 | doi = 10.1038/nature09910  | pmid = 21455176 | bibcode = 2011Natur.471..612P |언어=en}}</ref>
이후 두 번째로 2006년 영 리 그룹이 [[허버트스미사이트]] ZnCu<sub>3</sub>(OH)<sub>6</sub>Cl<sub>2</sub>에서 발견하였다.<ref>J.S. Helton, K. Matan, M.P. Shores, E.A. Nytko, B.M. Bartlett, Y. Yoshida, Y. Takano, A. Suslov, Y. Qiu, J.-H. Chung, D.G. Nocera, Y.S. Lee,  (2006), "Spin Dynamics of the Spin-1/2 Kagome Lattice Antiferromagnet ZnCu_3(OH)_6Cl_2",  https://arxiv.org/abs/cond-mat/0610539</ref> U(1)-디랙 스핀 액체로 나타날 가능성이 있다.<ref>Ying Ran, Michael Hermele, Patrick A. Lee, Xiao-Gang Wen, (2006), "Projected wavefunction study of Spin-1/2 Heisenberg model on the Kagome lattice", https://arxiv.org/abs/cond-mat/0611414</ref>

양자 스핀 액체의 또다른 증거는 2015년 8월, 2차원 물질에서 발견되었다. 미국 [[오크리지 국립연구소]]의 연구진은 영국 [[케임브리지 대학교]], 독일 [[막스 플랑크 복잡계 물리학 연구소]]와 공동 연구를 통해 [[그래핀]]과 유사한 구조를 가진 2차원 물질로부터 [[마요라나 스피너|마요라나 페르미온]]이라 불리는 [[분수 입자]]의 첫 신호를 관측하였다. 이 실험의 결과는 현재 알려진 양자 스핀 액체의 주요 모형 중에서 [[키타예프 모형]]에 들어맞는 것으로 나타났다.<ref name=phys-spin-liquid-apr16>{{웹 인용|title=New state of matter detected in a two-dimensional material|url=http://phys.org/news/2016-04-state-two-dimensional-material.html|access-date=5 April 2016}}</ref><ref name=namt4604>{{웹 인용|title=Proximate Kitaev quantum spin liquid behaviour in a honeycomb magnet|url=http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4604.html|access-date=5 April 2016}}</ref>

== 각주 ==
{{각주|30em|refs=
<ref name="balents10">{{저널 인용|저자=Leon Balents|제목={{lang|en|Spin liquids in frustrated magnets}}|언어=en|저널={{lang|en|Nature}}| 날짜=2010년 3월 11일| 권=464|쪽=199–208|bibcode = 2010Natur.464..199B |doi = 10.1038/nature08917| 호
=7286| pmid=20220838}}</ref>
<ref name="anderson73">{{저널 인용| author=P. W. Anderson| title=Resonating valence bonds: A new kind of insulator?| journal=Mater. Res. Bull.| date=1973| volume=8| issue=2| doi=10.1016/0025-5408(73)90167-0| pages=153–160|언어=en}}</ref>
<ref name="coldea2000">{{저널 인용 |last1=Coldea |first1=R. |last2=Tennant |first2=D.A. |last3=Tsvelik |first3=A.M. |last4=Tylczynski |first4=Z. |title=Experimental realization of a 2D fractional quantum spin liquid |journal=Phys. Rev. Lett. |volume=86 |issue=7 |pages=1335-1338 |arxiv=cond-mat/0007172| date=12 Feb 2001 |doi=10.1103/PhysRevLett.86.1335 |url=https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.86.1335 |url-access=subscription|언어=en}} 전인쇄본은 2000년도에 업로드되었음.</ref>
<ref name="shimizu03">{{저널 인용| display-authors=4 | author=Y. Shimizu | author2=K. Miyagawa | author3=K. Kanoda| author4=M. Maesato | author5=G. Saito | last-author-amp=yes| title=Spin Liquid State in an Organic Mott Insulator with a Triangular Lattice| journal=Phys. Rev. Lett.| date=2003| volume=91| issue=10| doi=10.1103/PhysRevLett.91.107001| bibcode=2003PhRvL..91j7001S|arxiv = cond-mat/0307483 | pmid=14525498 | page=107001|언어=en}}</ref>
<ref name="anderson87">{{저널 인용| author=P. W. Anderson| title=The resonating valence bond state in La<sub>2</sub>CuO<sub>4</sub> and superconductivity| journal=Science| date=1987| volume=235| issue=4793| pages=1196–1198|bibcode = 1987Sci...235.1196A |doi = 10.1126/science.235.4793.1196| pmid=17818979|언어=en}}</ref>
}}

[[분류:액체]]
[[분류:물질의 상]]
[[분류:응집물질물리학]]
[[분류:준입자]]