Korrelierte Orbitale in La1-xSr1+xMNO4

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In vielen Festkörpern verlieren die Valenzelektronen ihren atomaren Charakter, was in einfachen Metallen oder Halbleitern durch ein Gas freier, unabhängiger Elektronen beschrieben werden kann. Dieser Ansatz scheitert jedoch bei vielen Übergangsmetallverbindungen, da die d-Elektronen einen signifikanten atomaren Charakter behalten, was zu starken elektronischen Korrelationen führt. Ähnlich wie im Atom führt die Coulomb-Abstoßung zu einer Energiezunahme, wenn die Elektronenzahl am Übergangsmetallion verändert wird. Die Positionen der Elektronen sind nicht unabhängig, sodass bei der Modellierung eines Elektronenzustands die Positionen aller anderen Elektronen bekannt sein müssen. Diese Korrelationen bewirken, dass Valenzelektronen lokalisiert sind, was bedeutet, dass Übergangsmetallverbindungen selbst bei teilweise gefüllten Bändern Isolatoren sein können. Die Lokalisierung der Valenzelektronen führt oft zur Ausbildung permanenter magnetischer Momente, was ein enges Wechselspiel zwischen Ladungsmobilität und Magnetismus schafft. Dieses Wechselspiel ist von Bedeutung, da es spektakuläre Festkörpereigenschaften wie Hochtemperatursupraleitung oder kolossalen Magnetwiderstand verursacht und daher intensiv in der theoretischen und experimentellen Festkörperphysik erforscht wird.