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遍歴と局在のはぎ間でせめぎ合う電荷·スピン·軌道自由度

机译:行程与定位之间竞争的电荷自旋轨道自由度

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摘要

固体中の電子が互いにクーロン斥力を強く感じながら運動する系-強相関電子系-では、 見かけの単純さからは全く想像もつかないような多彩な物性が現れる。特に、電子相関の 結果として電子が局在あるいは局在しかかった状態にあるとき、通常の金属には見られな い異常な物性が、磁性や伝導·光学特性などに現れることがある。これは、電荷の自由度 が凍結しかけたことによって、電子のもつ「別の顔」であるスピンや軌道の自由度が表に 出てきて、種々の対称性の破れや揺らざを通じてマクロな物性を支配するためである。こ うした新奇な物性の発現メカニズムをミクロな視点から明らかにすることが、強相関電子 系の研究における目標のひとつである。本講義では、急速かつ濃密に展開する強相関電子 系研究におけるダイナミズムを、電子のもつ電荷·スピン·軌道自由度の競合と協調とい う切り口で紹介する。電子のもつスピンや軌道の自由度とは何か?それらはどのような場 合にどのような形でマクロな物性に顕在化するのか?といった基本的な問いに答えること から始めて、研究のフロンティアにおける最新の話題まで議論する。具体的に取りあげる トピックは、3d軌道の電子が主役となる系のうち、e_g軌道あるいはt_(2g)軌道の縮退が重要 な役割を果たしているペロフスカイト化合物、t_(2g)軌道の自由度と格子構造のフラストレー ションが絡んだ面白い物性を示すスピネル酸化物、および巨大磁気抵抗効果を示すマンガ ン酸化物系などである。基本となる概念の学習と最先端の研究の間のギャップを埋めて、こ の分野に不慣れな方にも強相関電子系の研究の面白さを感じてもらえるようにしたい。
机译:在一个系统中,固体中的电子在强烈感觉到库仑的排斥力的情况下移动(这种系统与电子系统密切相关),出现了各种物理性质,这些物理性质无法从其表面简单性来想象。特别地,当电子由于电子相关而被局域化或接近局域化时,在磁性,传导性和光学性质中可能会出现普通金属中未发现的异常物理性质。这是因为电荷的自由度即将冻结,并且作为电子“另一面”的自旋和轨道的自由度出现在表面中,并且由于各种对称的破坏和波动而破坏了宏观物理性质。控制。研究高度相关的电子系统的目的之一是从微观角度阐明这种新颖物理性质的表现机理。在本讲座中,我们将通过关注电子的电荷,自旋和轨道自由度的竞争与合作,介绍快速且密集发展的高度相关的电子系统中的动力学。电子自旋和轨道自由度是多少?它们何时以及如何表现出宏观物理性质?首先回答基本问题,例如,讨论研究前沿中的最新主题。特别要讨论的主题是钙钛矿化合物,其中e_g或t_(2g)轨道的简并性在其中3d轨道中的电子起主导作用,t_(2g)轨道的自由度和晶格结构的系统中起重要作用。表现出令人沮丧的物理特性的尖晶石氧化物和表现出巨大的磁阻效应的锰酸盐氧化物。我们希望弥合基本概念的学习与前沿研究之间的鸿沟,以便即使是不熟悉该领域的人也可以发现对强相关电子系统研究的兴趣。

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