Korrelierte Orbitale in La1-xSr1+xMnO4
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Beschreibung
In vielen FestkÄorpern verlieren die Valenzelektronen fast vollständig ihren atomaren Charakter. In diesen Systemen, typischerweise einfache Metalle oder Halbleiter, lassen sich viele elektronische Eigenschaften qualitativ durch ein Gas freier, unabhängiger Elektronen beschreiben. Ein solcher Ansatz und auch konventionelle Bandstrukturrechnungen scheitern jedoch vollständig im Fall vieler Übergangsmetallverbindungen. Der Grund ist, dass die d-Elektronen im Festkörper weiterhin einen signifikanten atomaren Charakter besitzen, was zu starken elektronischen Korrelationen führt. Ähnlich wie im Atom ergibt sich wegen der Coulomb-Abstoßung eine deutliche Energiezunahme, falls die Elektronenzahl am Übergangsmetallion veräandert wird. Die Positionen der Elektronen sind somit nicht unabhängig, so dass bei der Modellierung eines Elektronenzustands im Prinzip die Positionen aller anderen Elektronen bekannt sein müssten. Als Konsequenz dieser elektronischen Korrelationen sind die Valenzelektronen lokalisiert. Übergangsmetallverbindungen können daher selbst bei teilweise gefüllten Bändern Isolatoren sein. In vielen Übergangsmetallverbindungen führt die Lokalisierung der Valenzelektronen zu der Ausbildung von permanenten magnetischen Momenten, womit ein enges Wechselspiel zwischen Ladungsmobilität und Magnetismus gegeben ist. Dieses Wechselspiel wird, da es auch Ursache spektakuärer Festkörpereigenschaften wie der Hochtemperatursupraleitung oder des Kolossalen Magnetwiderstands zu sein scheint, im Bereich der theoretischen und der experimentellen Festkörperphysik schon lange intensiv erforscht.
Autor*in
Pascal Reutler