凝聚態理論的長足進展已經搞清楚了許多材料的物性問題，但是還存在一些疑難問題懸而未決，其中最突出的莫過於強關聯電子體系的問題。所謂電子關聯，就是意味著電子和電子之間存在庫侖相互作用，這一點也不稀奇，傳統的能帶理論在處理固體中的電子系統時，首先是忽略了電子之間相互作用，將電子系統視為相互獨立的理想氣體，考慮單電子與晶體的周期結構之間的相互作用，從而得到了固體的能帶結構，然後再引入電子間的相互作用加以修正。
基本介紹
- 中文名：強關聯電子體系
- 解釋：電子和電子之間存在庫侖相互作用
- 定義：電子間的互動作用不可忽略的系統
- 種類：NiO，MnO，CoO
定義,種類,發展,強關聯,
定義
強關聯電子體系是指電子間的互動作用不可忽略的系統。在簡單的固體理論中，固體中電子之間的靜電相互作用被忽略了，不會出現在哈密頓算符里。故各個電子被看成是獨立的，不會相互影響。然而，在許多物質中，靜電能不能被忽略。當把這一部分能量寫入哈密頓量時，就得到強關聯模型（或赫巴德模型(Hubbard model))。在強關聯電子體系，由於電子之間的強相互作用，導致了許多新奇的物理現象。如高溫超導體、二維電子氣中的分數量子霍爾效應、錳氧化物材料中的巨磁阻效應、重費米子系統、二維高遷移率材料中的金屬－絕緣體相變、量子相變和量子臨界現象、一維導體中的電荷密度波等等。
種類
1937年，科學家就發現NiO，MnO，CoO 等氧化物並不是能帶理論所預言的金屬，而是能隙很大的絕緣體。Mott 引進了關聯能來解釋這一物理問題，認為 d 電子間庫侖相互作用抑制了極化漲落，產生了關聯能隙，後來這一類絕緣體即被稱為莫特絕緣體。Mott 進一步討論了VO2，V2O3等材料因溫度或壓力改變所引起的絕緣體到金屬的相變，認定它們也是電子關聯導致的相變，後來被稱為 Mott 轉變。莫特絕緣體幾乎占了3d 過渡金屬二元氧化物中的一半，還包括很多的多元複雜氧化物和 4f 稀土化合物及5f 錒系化合物。
鈣鈦礦結構的錳氧化物是強關聯電子體系的一個例子。這類材料的顯示出龐磁電阻效應，以及電荷有序、軌道有序、超導序和磁有序．在LaCaMnO系的材料中，加上磁場後的電阻變化率可達到103~106。這種材料的鐵磁性的根源是雙交換相互作用，而且磁性轉變與絕緣體－金屬轉變相鄰近。
重費米子體系是強關聯電子體系的另一個例子。在重費米子金屬中，存在RKKY相互作用與Kondo相互作用的競爭。RKKY相互作用是局域磁矩之間通過極化的傳導電子云而發生的間接交換相互作用。Kondo相互作用是局域磁矩與周圍傳導電子的直接交換相互作用。在低溫下，兩種相互作用競爭的結果，使重費米子金屬有多種基態：磁有序態、超導態、費米液體態和非費米液體基態等。另一些過渡金屬氧化物（如LiV2O5）同樣具有典型的重費米子特性。
發展
直到現在，各學科仍在這個領域進行合作研究，以了解這些材料的性質。要搞清楚複雜的強關聯電子系統需要實驗物理學家、理論物理學家與材料學家的通力合作目。強關聯電子材料必將在未來的物理學，電子器件領域有更大發展與套用。
強關聯
強關聯，又稱強關聯電子系統(Strongly correlated electronic systems)，是指電子間的互動作用不可忽略的系統，這類材料又稱強關聯材料(Strongly correlated material)。
在最簡單的固態物理學理論中，固體中的電子之間的靜電相互作用被忽略了，不會出現在哈密頓算符里。故各個電子被看成是獨立的，不會相互影響（唯一的影響來自泡利不相容原理）。然而，在許多物質中（以過渡金屬氧化物和鑭系氧化物最典型，下面以前者為例），3d電子軌道之間交疊很大，d軌道上的電子相互靠近，靜電能的增加將不能忽略。把這一部分能量寫入哈密爾頓量，就得到強關聯模型（又稱赫巴德模型(Hubbard model))。
顧名思義，電子此時相互影響，故稱強關聯。用這個模型，可以很容易的闡述莫特絕緣體(Mott insulator)。多數具有鐵磁性或反鐵磁性的物質，以及高溫超導體、自旋材料、鐵磁超導體等也是強關聯的結果。
在最簡單的固態物理學理論中，固體中的電子之間的靜電相互作用被忽略了，不會出現在哈密頓算符里。故各個電子被看成是獨立的，不會相互影響（唯一的影響來自泡利不相容原理）。然而，在許多物質中（以過渡金屬氧化物和鑭系氧化物最典型，下面以前者為例），3d電子軌道之間交疊很大，d軌道上的電子相互靠近，靜電能的增加將不能忽略。把這一部分能量寫入哈密爾頓量，就得到強關聯模型（又稱赫巴德模型(Hubbard model))。
顧名思義，電子此時相互影響，故稱強關聯。用這個模型，可以很容易的闡述莫特絕緣體(Mott insulator)。多數具有鐵磁性或反鐵磁性的物質，以及高溫超導體、自旋材料、鐵磁超導體等也是強關聯的結果。
