В антиферромагнитном метаборате меди CuB₂O₄ впервые наблюдался набор из восьми линий поглощения при низкой температуре во внешнем магнитном поле. Обнаруженные линии поглощения идентифицируются как экситоны Френкеля, связанные с основным и первым возбужденными состояниями ионов меди Cu²⁺, и обусловленные зеемановским и давыдовским расщеплениями. Количество экситонных линий определяется присутствием четырех ионов Cu²⁺ в кристаллографической элементарной ячейке метабората меди CuB₂O₄ с дважды вырожденным спиновым состоянием S = ?. Энергии этих экситонов определяются обменным взаимодействием ионов Cu²⁺ в возбужденном состоянии с окружающими ионами и расщеплением Давыдова. В большом магнитном поле наблюдаемое зеемановское расщепление как основного, так и возбужденного состояний, контролируемое анизотропным g-фактором. Разработана теоретическая модель экситонов Френкеля в магнитном поле, которая учитывает специфические особенности спиновой структуры и обменных взаимодействий в CuB₂O₄.

Публикации

1. N.E. Kopteva, D. Kudlacik, D.R. Yakovlev, M.V. Eremin, A.R. Nurmukhametov, M. Bayer, R.V. Pisarev, Zeeman and Davydov splitting of Frenkel excitons in the antiferromagnet CuB₂O₄, Phys. Rev. B 105, 024421 (2022).