We study the ultralow-temperature thermodynamics and thermal conductivity ($\kappa$) of the single-crystal rare-earth chalcogenides NaYbS$_2$ and NaYbSe$_2$, which have an ideal triangular lattice of the Yb$^{3+}$ ions and have been proposed to be quantum spin liquid candidates. The magnetic specific heat divided by temperature $C_{\rm{mag}}/T$ is nearly constant at $T <$ 200 mK, which is indeed the indication of the gapless magnetic excitations with a constant density of states. However, we observe a vanishingly small residual term $\kappa_0/T$, which points to the absence of mobile fermionic excitations in these materials. Both the weak temperature dependence of $\kappa$ and the strong magnetic-field dependence of $\kappa$ suggest the significant scattering between the spinons and phonons, which actually supports the existence of gapless or tiny-gapped quantum spin liquid. Moreover, the $\kappa(B)/\kappa(0)$ isotherms show a series of field-induced magnetic transitions for $B \parallel a$, confirming the easy-plane anisotropy, which is consistent with the results of ac magnetic susceptibility. We expect our results to inspire further interests in the understanding of the spinon-phonon coupling in the spin liquid systems.

In this paper, we studied the synthesis, crystal structure, magnetism, and memory effect of a spin hexamer compound Sr2Ni3(C2O4)3(OH)4·3H2O. The basic magnetic unit of this compound is a ringed spin hexamer (Ni6 cluster). These Ni6 clusters are connected by an oxalate group, constituting a two-dimensional framework along the ab plane. With decreasing temperature, three anomalies are detected in susceptibility curves, corresponding to the formation of short-range spin correlation around 42.5 K, the onset of an antiferromagnetic ordering at 21.4 K, and a reentrant cluster spin-glass state below 12 K. A strong spin frustration is demonstrated with a frustrated factor f ∼ 11. The dominant exchange interactions are J1/kB = −17.1 K and J2/kB = −81.1 K, evaluated by exact diagonalization analysis with an isolated Ni6 cluster model. A nonequilibrium dynamics study of magnetic memory effect indicates the evolution of several intermediate metastable states.

Thermal conductivity and electrical resistivity at ultralow temperatures and high magnetic fields are studied in the topological compensated semimetals TaAs2, NbAs2, and NdSb. A striking phenomenon is observed where the thermal conductivity shows a T4 scaling at very low temperatures, while the resistivity shows a T-independent residual term. This indicates a strong violation of the Wiedemann–Franz (WF) law, since the field dependence of κ shows that the low-temperature thermal conductivity is dominated by electronic transport. The obtained Lorenz ratio is hundreds of times lower than Sommerfeld's value even when approaching the zero-temperature limit. The strong downward deviation of the WF law at very low temperatures point to a non-Fermi liquid state in these materials. In addition, the giant thermal quantum oscillations accompanied by antiphase characteristics have been observed. Our findings not only point to a possible non-Fermi liquid ground state of these topological compensated semimetals, but also reveal an unusual T4 temperature dependence for the electronic thermal conductivity. This work reveals an unusual T4 temperature dependence of the electronic thermal conductivity at ultralow temperatures and a strong violation of the Wiedemann-Franz law in the topological compensated semimetals TaAs2, NbAs2, and NdSb.