Materials with strong electron correlations

Abstract

Анализируются электронная структура и физические свойства сильнокоррелированных систем (СКС), содержащих элементы с незаполненными 3d-, 4d- и 5f-оболочками. К ним относятся чистые переходные, редкоземельные элементы, актиниды и многочисленные классы химических соединений на их основе, включая различные оксиды, в которых реализуются фазовые переходы металл-изолятор, а также купраты, манганиты, f-системы с тяжелыми фермионами и кондо-диэлектрики. Показано, что низкоэнергетическая физика этих веществ описывается тремя базовыми моделями: моделью Хаббарда, sd-обменной моделью и периодической моделью Андерсона в условиях, когда энергия кулоновского отталкивания электронов на узле U или sd-обменная энергия J имеют порядок ширины зоны проводимости W. В этой ситуации нет малого параметра и требуются непертурбативные подходы. Излагается один из таких подходов — теория динамического среднего поля (DMFT), — в котором игнорируются пространственные корреляции в системе и учитываются только динамические. Показано, что такой подход, имеющий полное обоснование в пределе большой размерности пространства (d → ∞), охватывает всю физику СКС, позволяя описать наблюдаемые в них явления. Расширение DMFT, учитывающее пространственные корреляции, дает возможность количественно описать различные d- и f-системы. Бурно развивающаяся в последние годы DMFT является универсальным и наиболее эффективным методом исследования различных СКС.