Struktura elektronowa i silne korelacje

Struktura elektronowa i silne korelacje elektronowe w LaCoO3
Z. Ropka1 i R. J. Radwański1,2
Centrum Fizyki Ciała Stałego, Św. Filipa 5, 31-150 Kraków
Instytut Fizyki Akademii Pedagogicznej, Podchorążych 2, 30-084 Kraków
e-mail: [email protected], http://www.css-physics.edu.pl
1
2
LaCoO3 od ponad 50 lat budzi szerokie zainteresowanie z powodu anomalnej
temperaturowej zależności podatności magnetycznej, która wykazuje maksimum w T=100 K
oraz stan niemagnetyczny (diamagnetyczny) stan podstawowy. Pomimo 50 lat intensywnych
badań teoretycznych nadal nie ma konsensusu odnośnie natury stanu podstawowego i
struktury stanów wzbudzonych. Obliczenia pasmowe z definicji dostarczają ciągłe widmo
energetyczne dla stanów elektronów 3d z pasmem rozciągłym na 5-10 eV. Pole krystaliczne
dostarcza opisu z dyskretnymi stanami energetycznymi rozróżniając stany nisko-, pośrednio i
wysoko-spinowe zbudowane na jedno-elektronowych stanach w polu oktaedrycznym t2g i eg.
Nasze podejście do LaCoO3, jak i do innych związków z atomami metali przejściowych,
zakłada istnienie bardzo silnych korelacji elektronowych pomiędzy elektronami w
niezapełnionej powłoce 3d praktycznie takich samych jak w swobodnym jonie, w tym
przypadku jonu Co3+, wraz z oddziaływaniem spin-orbita. Oczywiście w krysztale taki jon
jest poddany działaniu pola krystalicznego i jego efekt, w tym dominującego pola
oktaedrycznego, na atomo-podobną strukturę termów może być dokładnie wyliczony. Nasze
podejście nazwane Kwantową Atomistyczną Teorią Ciała Stałego wiąże fizykę ciała stałego z
fizyka atomową i umożliwia adekwatnie fizycznie opis stanu podstawowego (subterm 1A1 od
termu 1I), struktury elektronowej stanów wzbudzonych (subterm 5T2g od termu 5D) i
termodynamicznych właściwości. W nawiązaniu do tejże struktury stanów omówione zostaną
wyniki elektronowego rezonansu spinowego otrzymane przez grupę japońską na
monokrysztale LaCoO3 dla trzech głównych kierunków krystalograficznych.
W konkluzji stwierdzamy, że właściwości tlenków metali 3d w bardzo dużym stopniu
determinowane są bardzo silnymi korelacjami elektronowymi i że dla opisu tych właściwości
moment orbitalny jest fundamentalnie ważny.
ZGŁOSZONO na NWT KONFERENCJĘ
Warszawa 6-10 czerwiec 2004.