दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्री: Difference between revisions
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[[Image:Bi2212 Unit Cell.png|thumb|right|300px|[[बिस्मथ स्ट्रोंटियम कैल्शियम कॉपर ऑक्साइड]] की [[पेरोसाइट संरचना]], [[उच्च तापमान सुपरकंडक्टर]] और दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्री।]]दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्री यौगिकों की विस्तृत श्रेणी है जिसमें इंसुलेटर और [[इलेक्ट्रॉन|इलेक्ट्रॉ]]निक सामग्री सम्मिलित हैं, और असामान्य (अधिकांशतः तकनीकी रूप से उपयोगी) इलेक्ट्रॉनिक और [[चुंबकीय गुण]] दिखाते हैं, जैसे [[धातु-इन्सुलेटर संक्रमण]], [[भारी फ़र्मियन]] व्यवहार, अर्ध-धात्विकता और स्पिन-चार्ज पृथक्करण। इन सामग्रियों को परिभाषित करने वाली आवश्यक विशेषता यह है कि उनके इलेक्ट्रॉनों या [[ रीढ़ की हड्डी ]] के व्यवहार को गैर-अंतःक्रियात्मक संस्थाओं के संदर्भ में प्रभावी ढंग से वर्णित नहीं किया जा सकता है। | [[Image:Bi2212 Unit Cell.png|thumb|right|300px|[[बिस्मथ स्ट्रोंटियम कैल्शियम कॉपर ऑक्साइड]] की [[पेरोसाइट संरचना]], [[उच्च तापमान सुपरकंडक्टर]] और दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्री।]]दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्री यौगिकों की विस्तृत श्रेणी है जिसमें इंसुलेटर और [[इलेक्ट्रॉन|इलेक्ट्रॉ]]निक सामग्री सम्मिलित हैं, और असामान्य (अधिकांशतः तकनीकी रूप से उपयोगी) इलेक्ट्रॉनिक और [[चुंबकीय गुण]] दिखाते हैं, जैसे [[धातु-इन्सुलेटर संक्रमण]], [[भारी फ़र्मियन]] व्यवहार, अर्ध-धात्विकता और स्पिन-चार्ज पृथक्करण। इन सामग्रियों को परिभाषित करने वाली आवश्यक विशेषता यह है कि उनके इलेक्ट्रॉनों या [[ रीढ़ की हड्डी |रीढ़ की हड्डी]] के व्यवहार को गैर-अंतःक्रियात्मक संस्थाओं के संदर्भ में प्रभावी ढंग से वर्णित नहीं किया जा सकता है। अत्यधिक सहसंबद्ध सामग्रियों की इलेक्ट्रॉनिक ([[ फर्मिओनिक ]]) संरचना के सैद्धांतिक मॉडल में सटीक होने के लिए इलेक्ट्रॉनिक (फर्मियोनिक) [[इलेक्ट्रॉनिक सहसंबंध]] सम्मिलित होना चाहिए। वर्तमान ही में, लेबल [[क्वांटम सामग्री]] का उपयोग दूसरों के बीच दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्रियों को संदर्भित करने के लिए भी किया जाता है। | ||
== संक्रमण धातु ऑक्साइड == | == संक्रमण धातु ऑक्साइड == | ||
अनेक संक्रमण धातु ऑक्साइड इसी वर्ग के हैं।<ref name=millis-columbia>{{cite web|last=Millis|first=A. J.|title="मजबूत रूप से सहसंबद्ध" संक्रमण धातु ऑक्साइड पर व्याख्यान नोट्स|url=http://www.phys.columbia.edu/~millis/Cargeselecturenotes.pdf|publisher=Columbia University|accessdate=20 June 2012}}</ref> जिसे उनके व्यवहार के अनुसार उप-विभाजित किया जा सकता है, उदा. उच्च तापमान अतिचालकता उच्च-T<sub>c</sub>, [[spintronics|स्पिन ट्रोनिक्स]], [[multiferroics|मल्टीफ़ाइरिक्स]], [[मोट इंसुलेटर]], [[स्पिन पीयरल्स]] सामग्री, भारी फ़र्मियन सामग्री, अर्ध-निम्न-आयामी सामग्री, आदि। एकल सबसे गहन अध्ययन प्रभाव शायद डोप्ड [[कप्रेट सुपरकंडक्टर]] में उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिविटी है, उदा। | अनेक संक्रमण धातु ऑक्साइड इसी वर्ग के हैं।<ref name=millis-columbia>{{cite web|last=Millis|first=A. J.|title="मजबूत रूप से सहसंबद्ध" संक्रमण धातु ऑक्साइड पर व्याख्यान नोट्स|url=http://www.phys.columbia.edu/~millis/Cargeselecturenotes.pdf|publisher=Columbia University|accessdate=20 June 2012}}</ref> जिसे उनके व्यवहार के अनुसार उप-विभाजित किया जा सकता है, उदा. उच्च तापमान अतिचालकता उच्च-T<sub>c</sub>, [[spintronics|स्पिन ट्रोनिक्स]], [[multiferroics|मल्टीफ़ाइरिक्स]], [[मोट इंसुलेटर]], [[स्पिन पीयरल्स]] सामग्री, भारी फ़र्मियन सामग्री, अर्ध-निम्न-आयामी सामग्री, आदि। एकल सबसे गहन अध्ययन प्रभाव शायद डोप्ड [[कप्रेट सुपरकंडक्टर]] में उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिविटी है, उदा। La<sub>2−x</sub>Sr<sub>x</sub>CuO<sub>4</sub>. कई संक्रमण-धातु आक्साइड में अन्य आदेश या चुंबकीय घटना और तापमान-प्रेरित [[चरण संक्रमण]] भी दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्री के अंतर्गत एकत्र किए जाते हैं। | ||
== इलेक्ट्रॉनिक संरचनाएं == | == इलेक्ट्रॉनिक संरचनाएं == | ||
सामान्यतः, दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्रियों में संकीर्ण ऊर्जा बैंड के साथ अपूर्ण रूप से भरे हुए d- या f-[[इलेक्ट्रॉन के गोले]] होते हैं। कोई भी सामग्री में किसी भी इलेक्ट्रॉन को दूसरों की औसत गति (जिसे [[औसत क्षेत्र सिद्धांत]] भी कहा जाता है) के [[फर्मी समुद्र]] में होने पर विचार नहीं कर सकता है। प्रत्येक एकल इलेक्ट्रॉन का उसके पड़ोसियों पर जटिल प्रभाव होता है। | सामान्यतः, दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्रियों में संकीर्ण ऊर्जा बैंड के साथ अपूर्ण रूप से भरे हुए d- या f-[[इलेक्ट्रॉन के गोले]] होते हैं। कोई भी सामग्री में किसी भी इलेक्ट्रॉन को दूसरों की औसत गति (जिसे [[औसत क्षेत्र सिद्धांत]] भी कहा जाता है) के [[फर्मी समुद्र]] में होने पर विचार नहीं कर सकता है। प्रत्येक एकल इलेक्ट्रॉन का उसके पड़ोसियों पर जटिल प्रभाव होता है। | ||
मजबूत सहसंबंध शब्द ठोस पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार को संदर्भित करता है जो घनत्व-कार्यात्मक सिद्धांत या हार्ट्री के [[स्थानीय-घनत्व सन्निकटन]] (एलडीए) जैसे सरल एक-इलेक्ट्रॉन सिद्धांतों द्वारा अच्छी तरह से वर्णित नहीं है (अधिकांशतः गुणात्मक रूप से सही विधि से भी नहीं) | मजबूत सहसंबंध शब्द ठोस पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार को संदर्भित करता है जो घनत्व-कार्यात्मक सिद्धांत या हार्ट्री के [[स्थानीय-घनत्व सन्निकटन]] (एलडीए) जैसे सरल एक-इलेक्ट्रॉन सिद्धांतों द्वारा अच्छी तरह से वर्णित नहीं है (अधिकांशतः गुणात्मक रूप से सही विधि से भी नहीं) -फॉक विधि हार्ट्री-फॉक सिद्धांत उदाहरण के लिए, प्रतीत होने वाली सरल सामग्री NiO में आंशिक रूप से भरा हुआ 3d बैंड है (Ni परमाणु में 10 संभावित 3d-इलेक्ट्रॉनों में से 8 हैं) और इसलिए अच्छा कंडक्टर होने की उम्मीद की जाएगी। चुकीं, d इलेक्ट्रॉनों के बीच मजबूत कूलम्ब प्रतिकर्षण (सहसंबंध प्रभाव) NiO को वाइड-बैंड गैप इंसुलेटर के अतिरिक्त बनाता है। इस प्रकार, दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्रियों में इलेक्ट्रॉनिक संरचनाएं होती हैं जो न तो केवल मुक्त-इलेक्ट्रॉन जैसी होती हैं और न ही पूरी तरह से आयनिक होती हैं, बल्कि दोनों का मिश्रण होती हैं। | ||
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सहसंबद्ध घटनाओं के हेरफेर और उपयोग में [[सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट]] और चुंबकीय भंडारण (सीएमआर) जैसे अनुप्रयोग हैं। प्रौद्योगिकियां अन्य घटनाएँ जैसे VO<sub>2</sub> | सहसंबद्ध घटनाओं के हेरफेर और उपयोग में [[सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट]] और चुंबकीय भंडारण (सीएमआर) जैसे अनुप्रयोग हैं। प्रौद्योगिकियां अन्य घटनाएँ जैसे VO<sub>2</sub> में धातु-विसंवाहक संक्रम कमरे की हीटिंग/कूलिंग आवश्यकताओं को कम करने के लिए स्मार्ट विंडो बनाने के साधन के रूप में खोजा गया है।<ref name=tomczak> | ||
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Latest revision as of 17:01, 19 June 2023
दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्री यौगिकों की विस्तृत श्रेणी है जिसमें इंसुलेटर और इलेक्ट्रॉनिक सामग्री सम्मिलित हैं, और असामान्य (अधिकांशतः तकनीकी रूप से उपयोगी) इलेक्ट्रॉनिक और चुंबकीय गुण दिखाते हैं, जैसे धातु-इन्सुलेटर संक्रमण, भारी फ़र्मियन व्यवहार, अर्ध-धात्विकता और स्पिन-चार्ज पृथक्करण। इन सामग्रियों को परिभाषित करने वाली आवश्यक विशेषता यह है कि उनके इलेक्ट्रॉनों या रीढ़ की हड्डी के व्यवहार को गैर-अंतःक्रियात्मक संस्थाओं के संदर्भ में प्रभावी ढंग से वर्णित नहीं किया जा सकता है। अत्यधिक सहसंबद्ध सामग्रियों की इलेक्ट्रॉनिक (फर्मिओनिक ) संरचना के सैद्धांतिक मॉडल में सटीक होने के लिए इलेक्ट्रॉनिक (फर्मियोनिक) इलेक्ट्रॉनिक सहसंबंध सम्मिलित होना चाहिए। वर्तमान ही में, लेबल क्वांटम सामग्री का उपयोग दूसरों के बीच दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्रियों को संदर्भित करने के लिए भी किया जाता है।
संक्रमण धातु ऑक्साइड
अनेक संक्रमण धातु ऑक्साइड इसी वर्ग के हैं।[1] जिसे उनके व्यवहार के अनुसार उप-विभाजित किया जा सकता है, उदा. उच्च तापमान अतिचालकता उच्च-Tc, स्पिन ट्रोनिक्स, मल्टीफ़ाइरिक्स, मोट इंसुलेटर, स्पिन पीयरल्स सामग्री, भारी फ़र्मियन सामग्री, अर्ध-निम्न-आयामी सामग्री, आदि। एकल सबसे गहन अध्ययन प्रभाव शायद डोप्ड कप्रेट सुपरकंडक्टर में उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिविटी है, उदा। La2−xSrxCuO4. कई संक्रमण-धातु आक्साइड में अन्य आदेश या चुंबकीय घटना और तापमान-प्रेरित चरण संक्रमण भी दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्री के अंतर्गत एकत्र किए जाते हैं।
इलेक्ट्रॉनिक संरचनाएं
सामान्यतः, दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्रियों में संकीर्ण ऊर्जा बैंड के साथ अपूर्ण रूप से भरे हुए d- या f-इलेक्ट्रॉन के गोले होते हैं। कोई भी सामग्री में किसी भी इलेक्ट्रॉन को दूसरों की औसत गति (जिसे औसत क्षेत्र सिद्धांत भी कहा जाता है) के फर्मी समुद्र में होने पर विचार नहीं कर सकता है। प्रत्येक एकल इलेक्ट्रॉन का उसके पड़ोसियों पर जटिल प्रभाव होता है।
मजबूत सहसंबंध शब्द ठोस पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार को संदर्भित करता है जो घनत्व-कार्यात्मक सिद्धांत या हार्ट्री के स्थानीय-घनत्व सन्निकटन (एलडीए) जैसे सरल एक-इलेक्ट्रॉन सिद्धांतों द्वारा अच्छी तरह से वर्णित नहीं है (अधिकांशतः गुणात्मक रूप से सही विधि से भी नहीं) -फॉक विधि हार्ट्री-फॉक सिद्धांत उदाहरण के लिए, प्रतीत होने वाली सरल सामग्री NiO में आंशिक रूप से भरा हुआ 3d बैंड है (Ni परमाणु में 10 संभावित 3d-इलेक्ट्रॉनों में से 8 हैं) और इसलिए अच्छा कंडक्टर होने की उम्मीद की जाएगी। चुकीं, d इलेक्ट्रॉनों के बीच मजबूत कूलम्ब प्रतिकर्षण (सहसंबंध प्रभाव) NiO को वाइड-बैंड गैप इंसुलेटर के अतिरिक्त बनाता है। इस प्रकार, दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्रियों में इलेक्ट्रॉनिक संरचनाएं होती हैं जो न तो केवल मुक्त-इलेक्ट्रॉन जैसी होती हैं और न ही पूरी तरह से आयनिक होती हैं, बल्कि दोनों का मिश्रण होती हैं।
सिद्धांत
LDA (LDA+U, GGA, SIC, GW सन्निकटन, आदि) के साथ-साथ सरलीकृत मॉडल हैमिल्टनियन (क्वांटम यांत्रिकी) (जैसे हबर्ड मॉडल हबर्ड-जैसे मॉडल) का विस्तार प्रस्तावित और विकसित किया गया है जिससे घटना का वर्णन किया जा सके। मजबूत इलेक्ट्रॉन सहसंबंध के कारण हैं। उनमें से, गतिशील माध्य क्षेत्र सिद्धांत (डीएमएफटी) सहसंबद्ध सामग्री की मुख्य विशेषताओं को सफलतापूर्वक पकड़ लेता है। योजनाएं जो एलडीए और डीएमएफटी दोनों का उपयोग करती हैं, सहसंबद्ध इलेक्ट्रॉनों के क्षेत्र में कई प्रयोगात्मक परिणामों की व्याख्या करती हैं।
संरचनात्मक अध्ययन
प्रयोगात्मक रूप से, प्रकाश उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी, उच्च-ऊर्जा फोटो उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी, गुंजयमान फोटो उत्सर्जन, और हाल ही में गुंजयमान अप्रत्यास्थ (हार्ड और सॉफ्ट) एक्स-रे स्कैटरिंग (आरआईएक्सएस) और न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्रियों की इलेक्ट्रॉनिक और चुंबकीय संरचना का अध्ययन करने के लिए किया गया है। इन तकनीकों द्वारा देखे गए वर्णक्रमीय हस्ताक्षर जिन्हें स्थिति के एक-इलेक्ट्रॉन घनत्व द्वारा समझाया नहीं जाता है, अधिकांशतः मजबूत सहसंबंध प्रभाव से संबंधित होते हैं। प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त स्पेक्ट्रा की तुलना कुछ मॉडलों की भविष्यवाणियों से की जा सकती है या पैरामीटर सेट में बाधाओं को स्थापित करने के लिए उपयोग की जा सकती है। उदाहरण के लिए, तथाकथित ज़ैनन-सवात्ज़की-एलन आरेख के अन्दर संक्रमण धातु आक्साइड की वर्गीकरण योजना स्थापित की है।[2]
अनुप्रयोग
सहसंबद्ध घटनाओं के हेरफेर और उपयोग में सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट और चुंबकीय भंडारण (सीएमआर) जैसे अनुप्रयोग हैं। प्रौद्योगिकियां अन्य घटनाएँ जैसे VO2 में धातु-विसंवाहक संक्रम कमरे की हीटिंग/कूलिंग आवश्यकताओं को कम करने के लिए स्मार्ट विंडो बनाने के साधन के रूप में खोजा गया है।[3] इसके अतिरिक्त, LaTiO3 जैसे Mott इंसुलेटिंग मटीरियल में मेटल-इंसुलेटर ट्रांज़िशन बैंड फिलिंग में समायोजन के माध्यम से ट्यून किया जा सकता है जिससे संभावित रूप से ट्रांजिस्टर बनाने के लिए उपयोग किया जा सके जो सामग्री की चालकता में तेज बदलाव का लाभ उठाने के लिए पारंपरिक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करेगा।[4] Mott इंसुलेटर में मेटल-इंसुलेटर ट्रांज़िशन का उपयोग करने वाले ट्रांजिस्टर को अधिकांशतः Mott ट्रांजिस्टर के रूप में संदर्भित किया जाता है, और VO2 का उपयोग करके सफलतापूर्वक निर्मित किया गया है। पहले, लेकिन उन्हें संचालित करने के लिए गेट सामग्री के रूप में आयनिक तरल पदार्थों द्वारा प्रेरित बड़े विद्युत क्षेत्रों की आवश्यकता होती है।[5]
यह भी देखें
- इलेक्ट्रॉनिक सहसंबंध
- उद्भव
संदर्भ
- ↑ Millis, A. J. ""मजबूत रूप से सहसंबद्ध" संक्रमण धातु ऑक्साइड पर व्याख्यान नोट्स" (PDF). Columbia University. Retrieved 20 June 2012.
- ↑ J. Zaanen; G. A. Sawatzky; J. W. Allen (1985). "Band Gaps and Electronic Structure of Transition-Metal Compounds" (PDF). Physical Review Letters. 55 (4): 418–421. Bibcode:1985PhRvL..55..418Z. doi:10.1103/PhysRevLett.55.418. hdl:1887/5216. PMID 10032345.
- ↑ J. M. Tomczak; S. Biermann (2009). "Optical properties of correlated materials – Or why intelligent windows may look dirty". Physica Status Solidi B. 246 (9): 1996–2005. arXiv:0907.1575. Bibcode:2009PSSBR.246.1996T. doi:10.1002/pssb.200945231. S2CID 6942417.
- ↑ Scheiderer, Philipp; Schmitt, Matthias; Gabel, Judith; Zapf, Michael; Stübinger, Martin; Schütz, Philipp; Dudy, Lenart; Schlueter, Christoph; Lee, Tien-Lin; Sing, Michael; Claessen, Ralph (2018). "Tailoring Materials for Mottronics: Excess Oxygen Doping of a Prototypical Mott Insulator". Advanced Materials. 30 (25): 1706708. arXiv:1807.05724. Bibcode:2018AdM....3006708S. doi:10.1002/adma.201706708. PMID 29732633. S2CID 19134593.
- ↑ Nakano, M.; Shibuya, K.; Okuyama, D.; Hatano, T.; Ono, S.; Kawasaki, M.; Iwasa, Y.; Tokura, Y. (July 2012). "इलेक्ट्रोस्टैटिक सरफेस चार्ज संचय द्वारा संचालित सामूहिक बल्क कैरियर डेलोकलाइज़ेशन". Nature. 487 (7408): 459–462. Bibcode:2012Natur.487..459N. doi:10.1038/nature11296. PMID 22837001. S2CID 4401622.
अग्रिम पठन
- Anisimov, Vladimir; Yuri Izyumov (2010). Electronic Structure of Strongly Correlated Materials. Springer. ISBN 978-3-642-04825-8.
- Patrik Fazekas (1999). Lecture Notes on Electron Correlation and Magnetism. World Scientific. ISBN 978-9810224745.
- de Groot, Frank; Akio Kotani (2008). Core Level Spectroscopy of Solids. CRC Press. ISBN 978-0-8493-9071-5.
- Yamada, Kosaku (2004). Electron Correlations in Metals. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-57232-3.
- Robert Z. Bachrach, ed. (1992). Synchrotron radiation research : advances in surface and interface science. Plenum Press. ISBN 978-0-306-43872-1.
- Pavarini, Eva; Koch Erik; Vollhardt, Dieter; Lichtenstein, Alexander; (eds.) (2011). The LDA+DMFT approach to strongly correlated materials. Forschungszentrum Jülich. ISBN 978-3-89336-734-4.
{{cite book}}:|author=has generic name (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link) - Amusia, M., Popov, K., Shaginyan, V., Stephanovich, V. (2014). Theory of Heavy-Fermion Compounds - Theory of Strongly Correlated Fermi-Systems. Springer Series in Solid-State Sciences. Vol. 182. Springer. doi:10.1007/978-3-319-10825-4. ISBN 978-3-319-10825-4.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
बाहरी संबंध
- Quintanilla, Jorge; Hooley, Chris (June 2009). "The strong-correlations puzzle" (PDF). Physics World. 22 (6): 32–37. Bibcode:2009PhyW...22f..32Q. doi:10.1088/2058-7058/22/06/38.
