强关联体系中的自旋与电荷密度涨落的共存性(英文)

对于具有晶格结构的固体 ,利用在相对论狄喇克方程的非相对论极限下得到的电子自旋—轨道相互作用 推导出自旋涨落—声子相互作用。利用此相互作用推导出自旋磁化率、电荷极化率、声子格林函数的一组自洽方程 然后 。

强关联电子体系二维相干光谱的理论研究评述

非线性相干光谱是一种测量材料非线性光学响应的谱学手段.相比线性光谱,非线性相干光谱具有多个时间变量,能够提供材料的更多信息.作为非线性相干光谱的代表之一,二维相干光谱在众多领域取得了丰硕的成果.在化学、生物学等领域,二维相干光谱已经展现出相比线性谱学的优越性.随着太赫兹技术的发展,二维相干光谱在强关联体系也显现出巨大潜力,相关的理论与实验工作正在开展.本文简要概括了强关联体系二维相干光谱的发展现状,介绍了二维相干光谱的基本概念与理论工具,分析了二维相干光谱的主要特点,并重点总结了我们研究组近几年关于强关联体系二维相干光谱的理论研究工作.

有关强关联电子模型中磁长程序的一些严格结果

有关强关联电子模型中磁长程序的一些严格结果田光善（北京大学物理系，１００８７１，北京）关键词强关联电子体系；磁长程有序；亚铁磁长程序．众所周知，在标准的固体物理教科书中，能带理论的建立是依赖于准自由电子假设的。在此假设中，电子之间的库仑相互作用被忽略...

Na_xCoO_2·yH_2O体系的高分辨电子能量损失谱和电子结构研究

本文通过高分辨电子能量损失谱(EELS)的实验分析与密度泛函计算相结合的方法,研究了NaxCoO2.yH2O系统的电子结构特性和电子关联效应。实验结果表明,金属性Na0.3CoO2材料和电荷有序绝缘体Na0.5CoO2的O-K吸收边存在明显的结构差别,在Na0.5CoO2的EELS中第一个峰发生明显分裂,密度泛函计算证实这种分裂现象和电子关联效应直接相关。通过理论模拟谱线与实验谱线的比较确定了其电子关联强度为U=3.0 eV。在Na0.3CoO2.yH2O(y=0,0.6,1.3)超导体系中,实验发现其能损谱的低能部分随着水含量的增加发生系统的变化,损失峰向低能量方向逐步移动。电子结构计算表明水分子的插入可以引起费米面附近能态原子轨道杂化情况的改变,从而导致EELS的变化。

GW方法：基本原理,最新进展及其在d-和f-电子体系中的应用(英文)

基于格林函数的多体微扰理论提供了描述材料基态和激发态性质的一个严格理论框架.格林函数依赖于交换关联自能,后者满足一组复杂的被称为Hedin方程的积分微分方程.GW方法是由对自能算符根据屏蔽库仑作用做多体微扰理论展开到第一项得到,是目前描述扩展体系准粒子电子激发性质最为准确的第一原理方法.本文概述了GW方法的基本原理,并对最新的理论方法进展在一个统一的框架下进行了评述.最后,通过对若干典型实例的分析展示了针对d/f-电子体系的GW方法的现状.

并联双量子点体系中的RKKY相互作用及局域磁矩

借助数值重整化群方法研究了并联双量子点体系中,在位库伦排斥作用及温度对体系局域态密度及磁矩的影响。计算表明:态密度中观察到的RKKY相互作用与在位库伦作用成反比关系;随着温度的变化,局域磁矩依次经历自由轨道区间、局域磁矩区间、自旋三重态区间以及Kondo屏蔽区间。计算结果和微扰理论的结果是吻合的。相关结论可以用来描述半导体量子点器件、磁性杂质、磁性分子结及相关团簇吸附问题的强关联效应。

强关联多电子体系的优化模型与算法

在电子结构计算领域,Kohn-Sham方程是最为广泛使用的数学模型之一.然而,由于现有的交换关联能近似仍存在缺陷,Kohn-Sham方程无法较好地描述强关联多电子体系.近年来,有学者从密度泛函理论的强相关极限出发,提出了严格关联电子能量的优化模型.该模型有望弥补Kohn-Sham方程的缺陷,从而拓宽密度泛函理论的应用面.由于在该模型中存在维数灾难,近年来,它的一些低维转化模型陆续被提出.在本文中,我们将介绍严格关联电子能量的优化模型、它的研究重点以及现有的一些低维转化模型.我们也将介绍这些转化模型的数值求解方法,并探讨未来的研究方向.

强关联量子杂质体系的精确模拟

对复杂凝聚态体系中的局域量子态的精确描述,以及对量子态在外场、环境调控下的响应与演化机制的深刻理解,对量子功能材料与器件的构筑与设计有着重要的基础性意义.然而,如何精确刻画复杂材料体系中的量子相干、关联、纠缠等特性,对理论研究而言是个传统难题.本文从全新的视角,即"开放量子体系"的角度来研究复杂凝聚态体系中的量子态.简要介绍了近年来我们基于严格的量子耗散理论发展得到的级联运动方程方法,以及该方法在实验高度关注的强关联量子杂质体系的计算模拟研究方面的应用.

密度泛函理论的若干进展

密度泛函理论 (DFT)作为处理非均匀相互作用多粒子体系的近似方法已经在计算凝聚态物理、计算材料科学和计算量子化学诸多领域取得巨大成功并获得广泛应用。然而它也存在一些被广泛关注的弱点或困难。例如关于激发态问题 ,强关联问题和处理大原子数复杂体系方面的困难。本文将针对DFT在以上三方面的问题 ,评述近年来的主要努力和进展。着重介绍最近发展的含时间密度泛函理论 (TDDFT) ,它有可能发展成为处理激发态问题的标准方法。关于强电子关联体系的处理 ,主要介绍LDA以外的新发展 ,包括LDA ++方法和计及动力学平均场理论的LDA +DMFT方法。最后 ,评述DFT框架内的线性标度Order N算法的物理基础和主要策略。该算法将在处理大原子数复杂体系问题上发挥重要作用。

密度泛函理论在过渡金属氧化物催化剂中的应用

密度泛函理论在催化剂理论研究领域应用广泛,但传统密度泛函理论在用来研究强关联体系时仍存在不少缺陷需要修正。简单介绍了过渡金属氧化物催化剂和引入在位库伦相互作用校正的密度泛函理论(DFT+U),综述了过渡金属氧化物催化剂在环境催化、光催化、电催化等领域的应用,以及近年来国内外对于使用DFT+U方法研究过渡金属氧化物催化剂的工作,为使用DFT+U方法设计和改良过渡金属氧化物催化剂提供了思路和发展方向。

钚固体材料理论研究进展

钚是元素周期表中最为复杂的元素，呈现出众多奇异的性质，准确理解其电子结构己成为凝聚态物理的一个挑战．此外。钚会发生化学老化和物理老化，使得其材料性能随时间而变化，准确获得材料性能的演化规律对于钚的实际使用具有重要的价值．本文综述了国内外在钚固体材料的理论研究进展，重点是金属钚及其化合物的电子结构第一性原理计算以及钚自辐照损伤的原子尺度模拟，比较了不同的理论方法在钚固体材料计算上的适用性，为今后深入开展钚固体材料的理论研究提出了若干指导思路．

量子自旋液体候选材料的缪子自旋弛豫研究

量子自旋液体是一种新奇的磁性物态。由于极强的量子涨落,直至零温都不会出现长程序。量子自旋液体的基态不能用序参量描述,并且缺少对称性破缺,因此该物态的实现打破朗道理论的范式。对于量子自旋液体的研究有助于理解高温超导的机理,并且可以被应用在量子计算和量子信息中。目前,尽管理论上有了长足的发展,但仍旧没有任何一个材料被证实为量子自旋液体。因此,探测和确认一个真正的量子自旋液体材料是当前的研究重点。缪子自旋弛豫是一个对磁场极为敏感的实验技术,被广泛应用于量子自旋液体候选材料的研究中。该技术可以观测基态中是否存在磁有序,测量系统中的涨落频率,这两点都是表征量子自旋液体的重要性质。本文简要介绍了量子自旋液体态和缪子自旋弛豫技术,回顾了近期在不同体系的量子自旋液体候选材料中的实验结果,特别是缪子自旋弛豫的成果。这些体系包括一维反铁磁海森堡链(苯甲酸铜),三角格子(YbMgGaO4,NaYbO2和TbInO3),笼目格[ZnCu3(OH)6Cl2和Tm3Sb3Zn2O14],蜂窝状格子(Na2IrO3和α-RuCl3),以及烧绿石结构(Tb2Ti2O7,Pr2Ir2O7和Ce2Zr2O7)。

是否存在关联电子体系的统一理论

对称性自发破缺和费米液体理论作为凝聚态物理的两大基石是我们理解凝聚态物质的结构、物性、相变的出发点.在强关联电子系统中,电子关联效应有可能导致超越对称性自发破缺的新的有序形式和与之相应的新的元激发形式.这些新的有序形式往往与量子力学特有的非局域性相关,并伴随着低能规范自由度的涌现.为此,有必要扩展传统的朗道理论范式,使我们对物质结构的认识提升到量子波函数的层次.

分裂的电子

电子是组成世界万物的一种基本粒子.其电荷及自旋自由度在电子处于游离状态时牢不可分.但在某些低维强关联体系中,电子与其他粒子的相互作用会导致两种不同准粒子的出现.其中一种具有非零的正电荷,但自旋自由度为零,称为空穴子.另外一种准粒子具有正好相反的性质,即其电荷为零,然而自旋等于电子的自旋,被称为自旋子.这种现象被形象地称为电子的电荷-自旋分离,并被用来解释高温超导电性.最近,空穴子和自旋子的存在进一步得到了实验的证实.此外实验中还观察到另外一种准粒子,它只携带了电子绕核运动的属性,被称为轨道子.在本文中,我们将结合实验,对于这些有趣的现象做一介绍.

钙钛矿锰氧化物的多场调控

钙钛矿型锰氧化物因其各量子态的自由能相近而存在多个亚稳相的共存与竞争,外加场的调控可导致各相之间的转换。总结了以应力场或光场为基础的多场调控研究进展,展望了锰氧化物多场调控的发展趋势。目前研究发现锰氧化物薄膜中应力诱导磁电阻增强效应、电流增强光电导效应、磁场对持久光电导的擦洗效应等多场调控效应,这些调控效应对发展新一代的氧化物功能器件具有重大意义。

FeVO_4电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了三斜结构FeVO_4的结构,基态的能带结构、总态密度和分波态密度.将FeVO_4非共线的螺旋磁结构简化为六种不同的反铁磁结构,通过比较不同自旋构型的总能确定了基态磁结构.能带计算和总态密度结果均显示FeVO_4是能隙为2.19 e V的半导体,与实验结果相符.考虑Fe原子的在位库仑能,FeVO_4的能带结构和态密度都发生变化,说明FeVO_4晶体是一个典型的强关联电子体系.

我国科学家发现零温极限下铁磁演化新量子现象

日期:2020年3月27日强关联电子材料的基态能量尺度低,对外界参量比较敏感,从而易于实现对量子态的调控,诱导量子相变。在先前的研究中,人们发现反铁磁量子临界点广泛存在于强关联电子体系中,但一直缺乏铁磁量子临界点存在的确凿证据。此外,部分观点认为奇异金属行为源于反铁磁量子临界点附近具有不同自旋取向的两种电子的量子纠缠效应,不会出现在自旋取向单一的铁磁材料中。

层状3d^(2)体系VI_(3)的晶体结构和电子态

作为一种层状3d2磁性材料,VI3具有竞争的晶体结构和复杂的电子态,受到了人们的广泛关注.本文基于第一性原理对C2/m,C2/c,R¯3和P¯31c四种晶相VI3的块体和单层进行系统研究,并结合最大局域化Wannier函数分析了局域坐标系下的单层电子结构.结果表明块体VI3基态是C2/c结构的半导体,但在高对称结构中容易出现亚稳的半金属态.分析显示,半金属态中费米能级穿过V-t2g轨道,而在半导体态中I-pπ和V-t2g相互作用形成了占据的成键和空的反键轨道,导致体系能量降低和能隙出现.进一步的on-site能量分析发现t2g轨道在半金属态中近似三重简并,而在半导体态中则分成近似双重简并态及单态二组轨道,同时低对称性结构中轨道简并性减弱,导致更易出现半导体态.本文工作力图澄清VI3晶体结构和电子态的争议,为下一步研究提供参考.