Topological states of matter such as quantum spin liquids (QSLs) are of great interest because of their remarkable predicted properties including protection of quantum information and the emergence of Majorana fermions. Such QSLs, however, have proven difficult to identify experimentally. The most promising approach is to study their exotic nature via the wave-vector and intensity dependence of their dynamical response in neutron scattering. A major search has centered on iridate materials which are proposed to realize the celebrated Kitaev model on a honeycomb lattice - a prototypical topological QSL system in two dimensions (2D). The difficulties of iridium for neutron measurements have, however, impeded progress significantly. Here we provide experimental evidence that a material based on ruthenium, {\alpha}-RuCl$_3$ realizes the same Kitaev physics but is highly amenable to neutron investigation. Our measurements confirm the requisite strong spin-orbit coupling, and a low temperature magnetic order that matches the predicted phase proximate to the QSL. We also show that stacking faults, inherent to the highly 2D nature of the material, readily explain some puzzling results to date. Measurements of the dynamical response functions, especially at energies and temperatures above that where interlayer effects are manifest, are naturally accounted for in terms of deconfinement physics expected for QSLs. Via a comparison to the recently calculated dynamics from gauge flux excitations and Majorana fermions of the pure Kitaev model we propose {\alpha}-RuCl$_3$ as the prime candidate for experimental realization of fractionalized Kitaev physics.

Sighting of magnetic Majorana fermions? Quantum spin liquids—materials whose magnetic spins do not settle into order even at absolute zero temperature—have long captured the interest of physicists. A particularly lofty goal is finding a material that can be described by the so-called Kitaev spin model, a network of spins on a honeycomb lattice that harbors Majorana fermions as its excitations. Banerjee et al. present a comprehensive inelastic neutron scattering study of single crystals of the material α-RuCl 3 , which has been predicted to a host a Kitaev spin liquid. The unusual dependence of the data on energy, momentum, and temperature is consistent with the Kitaev model. Science , this issue p. 1055

Classical hydrodynamics is a remarkably versatile description of the coarse-grained behaviour of many-particle systems once local equilibrium has been established1. The form of the hydrodynamical equations is determined primarily by the conserved quantities present in a system. Some quantum spin chains are known to possess, even in the simplest cases, a greatly expanded set of conservation laws, and recent work suggests that these laws strongly modify collective spin dynamics, even at high temperature2,3. Here, by probing the dynamical exponent of the one-dimensional Heisenberg antiferromagnet KCuF3 with neutron scattering, we find evidence that the spin dynamics are well described by the dynamical exponent z = 3/2, which is consistent with the recent theoretical conjecture that the dynamics of this quantum system are described by the Kardar–Parisi–Zhang universality class4,5. This observation shows that low-energy inelastic neutron scattering at moderate temperatures can reveal the details of emergent quantum fluid properties like those arising in non-Fermi liquids in higher dimensions. Quantum systems possessing conserved quantities are expected to show quantum fluid properties governed by hydrodynamic equations. This behaviour is now evidenced in a neutron scattering study on the one-dimensional Heisenberg antiferromagnet KCuF3.