强关联电子体系

强关联电子体系是指电子间的交互作用不可忽略的系统。在简单的固体理论中，固体中电子之间的静电相互作用被忽略了，不会出现在哈密顿算符里。故各个电子被看成是独立的，不会相互影响。然而，在许多物质中，静电能不能被忽略。当把这一部分能量写入哈密顿量时，就得到强关联模型（或赫巴德模型(Hubbard model))。在强关联电子体系^[1]，由于电子之间的强相互作用，导致了许多新奇的物理现象。如高温超导体、二维电子气中的分数量子霍尔效应、锰氧化物材料中的巨磁阻效应、重费米子系统、二维高迁移率材料中的金属－绝缘体相变、量子相变和量子临界现象、一维导体中的电荷密度波等等^[2]。

1937年，科学家就发现NiO，MnO，CoO 等氧化物并不是能带理论所预言的金属，而是能隙很大的绝缘体。Mott 引进了关联能来解释这一物理问题，认为d电子间库仑相互作用抑制了极化涨落，产生了关联能隙，后来这一类绝缘体即被称为莫特绝缘体。Mott 进一步讨论了VO₂，V₂O₃等材料因温度或压力改变所引起的绝缘体到金属的相变，认定它们也是电子关联导致的相变，后来被称为 Mott 转变。莫特绝缘体几乎占了3d过渡金属二元氧化物中的一半，还包括很多的多元复杂氧化物和 4f稀土化合物及5f锕系化合物。

钙钛矿结构的锰氧化物是强关联电子体系的一个例子。这类材料的显示出庞磁电阻效应，以及电荷有序、轨道有序、超导序和磁有序．在LaCaMnO系的材料中，加上磁场后的电阻变化率可达到10^[1]

直到现在，各学科仍在这个领域进行合作研究，以了解这些材料的性质。要搞清楚复杂的强关联电子系统需要实验物理学家、理论物理学家与材料学家的通力合作目。强关联电子材料必将在未来的物理学，电子器件领域有更大发展与应用。^[2]

强关联，又称强关联电子系统(Strongly correlated electronic systems)，是指电子间的交互作用不可忽略的系统，这类材料又称强关联材料(Strongly correlated material)。

在最简单的固态物理学理论中，固体中的电子之间的静电相互作用被忽略了，不会出现在哈密顿算符里。故各个电子被看成是独立的，不会相互影响（唯一的影响来自泡利不相容原理）。然而，在许多物质中（以过渡金属氧化物和镧系氧化物最典型，下面以前者为例），3d电子轨道之间交叠很大，d轨道上的电子相互靠近，静电能的增加将不能忽略。把这一部分能量写入哈密尔顿量，就得到强关联模型（又称赫巴德模型(Hubbard model))。

顾名思义，电子此时相互影响，故称强关联。用这个模型，可以很容易的阐述莫特绝缘体(Mott insulator)。多数具有铁磁性或反铁磁性的物质，以及高温超导体、自旋材料、铁磁超导体等也是强关联的结果。^[1]