Современное модельное описание магнетизма. Статья (220,00 руб.)

Стр.1

Стр.2

Современное модельное описание магнетизма В.Ю. Ирхин Аннотация Проведено сопоставление основополагающих работ С. В. Вонсовского по многоэлектронным полярной и s − d(f) обменной моделям с последующим развитием теории магнетизма переходных и редкоземельных металлов, а также их соединений. Особый упор делается на вывод различных многоэлектронных моделей (Гейзенберга, Хаббарда, Андерсона), а также соотношения и внутреннюю связь между ними. Среди тем, рассмотренных в обзоре, - многоэлектронные подходы при описании систем d- и f-электронов, атомное представление Х-операторов, проблема сильного коллективизированного магнетизма и формирования локальных моментов, роль неквазичастичных (некогерентных состояний). Обсуждается применение этих концепций к сильнокоррелированным системам, в частности, к полуметаллическим ферромагнетикам и решеткам Кондо. 1. Введение 2. Полярная модель и модель Хаббарда. 2.1 Атомное представление и метод многоэлектронных операторов 2.2 Электронный спектр в модели Хаббарда и переход металл-изолятор 2.3 Ферромагнетизм сильно коррелированных d–систем 3. s−d(f)-обменная модель и модель Андерсона 3.1 Электронные состояния в s−d обменной модели 3.2 s—d обменная модель с узкими зонами и t—J модель 3.3 Сопротивление магнитных переходных металлов 3.4 s−f-обменная модель и свойства редкоземельных металлов 3.5 Эффект Кондо 3.6 Свойства аномальных f-соединений Заключение 1

Стр.1

1 Введение Проблема двойственной природы электронных состояний в кристалле, проявляющих как зонные, так и атомные черты, – до сих пор одна из центральных в физике твердого тела. Особенно существенна эта проблема для описания поведения d– электронов. В частности, именно в переходных металлах, их сплавах и соединениях наблюдается столь важное явление сильного магнетизма, обусловленное формированием локальных магнитных моментов вследствие межэлектронного взаимодействия. Уже в 20-30-е годы ХХ века были достигнуты первые успехи теории металлов в рамках новой квантовой механики – после открытия статистики Ферми. В рамках приближения свободных электронов, а затем одноэлектронной зонной теории — в работах Паули, Блоха, Вильсона, Пайерлса, Зоммерфельда – было дано объяснение парамагнетизма, поведения теплоемкости и кинетических свойств [1]. Однако для описания ферромагнетизма и ряда других явлений (например, перехода металл-изолятор) эти представления оказались недостаточными. С другой стороны, попытки использовать для магнитных металлов модель Дирака-Гейзенберга, основанную на атомной картине локализованных спинов, также не дали хороших результатов (в частности, она была не в состоянии объяснить дробные значения магнитных моментов). Таким образом, потребовался определенный синтез модели Гейзенберга и одноэлектронной зонной модели. В 1934 г. была предложена полярная модель Шубина и Вонсовского [2], а в 1946 г. — s −d–обменная модель [3, 4]. Обе эти модели сыграли исключительно важную роль в теоретическом описании d– и f–металлов и их соединений. Работы Шубина и Вонсовского по полярной модели [2] были опубликованы в престижном английском журнале Proc. Roy. Soc. и (в более подробном изложении) в харьковском журнале Phys. Zs. UdSSR, выходившем на немецком языке; их русский перевод можно найти в книге [5]. В этих статьях была намечена программа на много лет вперед, которая полностью не выполнена до сих пор: построение систематической теории металлов, позволяющей рассматривать их электрические и магнитные свойства одновременно, и выбор подходящей системы приближений. Настоящий обзор посвящен эволюции идей многоэлектронных моделей, которые были заложены и развиты в работах С.В. Вонсовского, его коллег и учеников. Мы ограничимся модельными аспектами теории металлов, хотя в настоящее время широко используются как первопринципные зонные расчеты, так и попытки их комбинации с многоэлектронными моделями (что позволяет значительно улучшить учет корреляционных эффектов). Изложение будет придерживаться 2

Стр.2