Пайерлса переход. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Пайерлса переход - структурный фазовый переход металл - диэлектрик в квазиодномерных соединениях, при к-ром формируются периодич. в пространстве смещения ионов из их положения равновесия в металлич. фазе. Смещения сопровождаются перераспределением электронной плотности (см. Волны зарядовой плотности [1, 3]). В квазиодномерных кристаллах с цепочечной структурой атомов (или молекул) электроны проводимости свободно двигаются вдоль цепочек из-за хорошего перекрытия волновых электронных функций соседних атомов о цепочке, но движение электронов между цепочками затруднено [4].
Для одной цепочки "поверхность" Ферми электронов проводимости состоит из двух точек в пространстве одномерных волновых векторов k =

k_F (k_F - фермнеи-ский импульс). Эти точки совмещаются друг с другом при переносе на величину 2k_F. Поэтому смещения ионов с одномерным волновым вектором 2k_F (пайерлсовские смещения) создают диэлектрич. щель на поверхности Ферми (в точках

k_F), к-рая приводит к понижению энергий электронов вблизи щели и к понижению полной энергии электронной системы (рис. 1). Это понижение и является причиной П. п.
П. п. проявляется в подавлении проводимости и парамагн. восприимчивости электронов при охлаждении кристаллов ниже точки перехода.

Рис. 1. Энергетический спектр электронов в пайерлсовском диэлектрике (сплошные линии) и в металлической фазе (пунктир).

Из-за движения электронов между цепочками, а также из-за электростатич. взаимодействия волн зарядовой плотности на разных цепочках пайерлсовские смещения ниже точки фазового перехода упорядочиваются трёхмерным образом. Поверхность Ферми в этом случае состоит из двух участков вблизи точек

k_F. Эти участки совмещаются при параллельном переносе на трёхмерный вектор Q, компонента к-рого вдоль цепочек равна 2k_F (рис. 2), Наиб. часто волны зарядовой плотности соседних цепочек находятся в противофазе. Однако компонента вектора О вдоль цепочек всегда близка к 2k_F, причём величина 2k_F пропорц. плотности электронов проводимости на цепочке. Связь вектора Q с плотностью электронов проводимости на цепочках выявляет электронную природу П. п.

Рис. 2. Поверхность Ферми в квазиодномерном металле; пунктир показывает поверхность Ферми без учёта движения электронов между цепочками; переход на вектор Q смещает правую и левую части поверхности Ферми. Ось х направлена вдоль цепочек.

Для пайерлсовского диэлектрика характерны нелинейные эффекты в зависимости электрич. тока f от приложенного электрич. поля. Для трихалькогенидов переходных металлов эти эффекты проявляются в полях Е Е_с, где Е_с - пороговое поле, мин. значение к-рого ~ 0,01 - 1 В/см. Вблизи Е_с с ростом Е величина dE/dI падает и появляется периодически осциллирующая во времени компонента электрич. тока. Интерпретация этого эффекта основана на концепции фрелихов-ской коллективной моды, специфической для состояния с волной зарядовой плотности.

Литература по переходу Пайерлса

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.