共振价键理论

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凝聚体物理学中,共振价键理论英语:resonating valence bond theory,简称RVB)是一种试图解释高温超导(尤其是铜氧化物超导体)的理论模型。1987年,美国物理学家菲利普·安德森和印度物理学家Ganapathy Baskaran提出了该理论。[1]此理论认为在铜氧化物晶格中,邻近铜原子相互作用形成价键,将它们固定在位置上。然而,经过掺杂之后,这些电子可以像库柏对一样运动而形成超导现象。安德森在他1987年发表的论文中认为掺杂铜氧化物中超导的起源是(非超导态的)铜氧化物的莫特绝缘体特性。[2]共振价键理论是在赫巴德模型t-J模型的基础上建立的,用于研究强关联材料。[3]

描述[编辑]

一种共振价键状态,其中包含邻近原子中电子的价键耦合

莫特绝缘体的物理性质可用赫巴德模型的哈密顿量来描述:

1971年,安德森最先提出这个哈密顿量有一个非简并的基态,其中电子自旋状态是无序的。在高温超导体发现不久之后,安德森和基弗森等人提出这些材料存在一个共振价键基态,可表示为:

其中表示相聚最近的二聚体(可认为是库柏对)在一个晶格中占据的体积。每一项对整体所做的贡献可认为是相同的。在平均场近似中,共振价键状态可以写成古茨维勒投影(Gutzwiller projection)的形式,表示依据科斯特利茨-索利斯相变(Kosterlitz-Thouless)机理进行的超导相变。[4]然而,至今仍没有人对赫巴德模型或t-J模型中的哈密顿量存在这样一个超导基态进行了严格证明。[4]此外,共振价键基态的稳定性也没有得到确认。[5]

参考资料[编辑]

  1. ^ Mann, Adam. High-temperature superconductivity at 25: Still in suspense. Nature. 2011, 475: 280–282 [8 April 2012]. Bibcode:2011Natur.475..280M. PMID 21776057. doi:10.1038/475280a. 
  2. ^ Zaanen, Jan. A modern, but way too short history of the theory of superconductivity at a high temperature. ArXiv. 2010.  [arXiv:1012.5461v2]
  3. ^ Weber, Cédric. Variational Study of Strongly Correlated Electron Models (PDF). École Polytechnique Fédérale de Lausanne. 2007. 
  4. ^ 4.0 4.1 Baskaran, Ganapathy. Five-fold way to new high Tc superconductors (PDF). Pramana. 2009, 73 (1): 61–112 [8 April 2012]. Bibcode:2009Prama..73...61B. doi:10.1007/s12043-009-0094-8. 
  5. ^ Dombre, Thierry; Gabriel Kotliar. Instability of the long-range resonating valence bond state in the mean-field approach (PDF). Physical Review B. 1989, 39 (1): 855–857 [8 April 2012]. Bibcode:1989PhRvB..39..855D. doi:10.1103/PhysRevB.39.855.