对称性破缺将强关联转化为正常关联,并将伪金属转变为真绝缘体
长期以来,材料科学家和凝聚态物理学家在选择解释开壳层过渡金属氧化物绝缘性成因的理论框架上存在分歧——尽管密度泛函理论(DFT)等成功理论常错误预测其为金属态,而强关联效应被视为解决这一矛盾的良方。该研究团队指出,通过允许DFT通过破坏结构、磁或偶极对称性来降低能量,可有效缓解强关联效应。这类局域对称性破缺模式已通过超越X射线衍射“平均结构”的局域探测手段获得实验验证,其可能源于观测时间内持续存在的缓慢涨落。令人惊讶的是,当将这些对称性破缺模式作为电子结构计算的输入参数时,无需引入强关联效应就能将虚假金属态转化为真实绝缘态。与此一致的是,采用能量降低对称性破缺的DFT计算修正了多数案例——即便使用先进交换关联泛函的传统DFT也常误判金属/绝缘体属性。总能量计算可区分支持能量降低对称性破缺的体系与不支持体系,该方法不仅区分了顺磁绝缘相与金属相,还揭示了莫特金属中的质量增强效应。其内在机理在于:对称性破缺消除了未破缺系统中的大量简并态,从而显著降低对强关联处理的依赖。若忽视对称性破缺,持续存在的简并态往往迫使采用强关联处理。因此,对称性破缺实现了强关联向常规关联的转化,以及虚假金属向真实绝缘体的转变。这一观点为至今仍存争议的莫特-斯莱特历史论战提供了新的阐释视角。
量科快讯
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