も~痩せたいよ~!-電子ちゃんの有効質量事情-
【イントロ】 痩せたい。。。 何だこのお腹の贅肉は… © いらすとや 痩せるにはどうすればいいだろう? そうだ!ダイエットは体重測定から! そこで、この記事では固体中の電子の有効質量を測定する方法を調べてみました。 © いらすとや 【方法】 がんばってしらべました。 有効質量は本当はテンソルになりますが、まあ細かいことはおいときましょう。 【結果】 <常伝導状態> ●比熱 比熱は単位質量の物質の温度を単位温度上昇させるために必要な熱量のことです。比熱に寄与する成分はフォノンや電子、マグノンなど色々あります。この内電子比熱成分は低温で温度に比例することが知られています。そのため、比熱の温度依存性から電子比熱成分を抽出することが可能です。自由電子の場合、次のような式になることが知られています。 Wiki より 状態密度が質量に比例することから、電子比熱成分を測定することで、電子の有効質量が測定できます。上記の式は自由電子に対するものですが、フェルミ液体理論によれば、電子相関の効果は有効質量に繰り込み、自由電子のように扱う事ができることが知られています。そのため、電子相関が強ければ電子比熱係数の増大が観測できます。 ダイエットぉぉぉぉ 例えば重い電子系と呼ばれる電子相関の強い物質系では、電子相関により電子が実効的に重くなり、電子比熱係数が通常金属の1000倍程度になるものも知られています。 電気抵抗の電子散乱成分の係数と電子比熱係数を比較した門脇-ウッズ則の図。 右に行くほど電子相関が強い(デブ) Jacko, A., Fjærestad, J. & Powell, B. A unified explanation of the Kadowaki–Woods ratio in strongly correlated metals. Nature Phys 5, 422–425 (2009). https://doi.org/10.1038/nphys1249 また、量子相と量子相の境界、すなわち量子臨界点では電子相関が強くなり、電子比熱係数が増大することも知られています。 相撲部屋で生活すると体がおっきくなるみたいな感じですね。 Ni(S,Se)2の量子臨界点での振る舞い。 十倉、「 d電子系の金属 : 絶縁体転移 : 電荷ダイナミクスの観点から 」 ●量子