FK120 Physics of strongly correlated electron systems

Faculty of Science
Spring 2023
Extent and Intensity
2/1/0. 3 credit(s) (plus extra credits for completion). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
doc. Mgr. Jiří Chaloupka, Ph.D. (lecturer)
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (lecturer)
Guaranteed by
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr.
Department of Condensed Matter Physics – Physics Section – Faculty of Science
Contact Person: doc. Mgr. Jiří Chaloupka, Ph.D.
Supplier department: Department of Condensed Matter Physics – Physics Section – Faculty of Science
Course Enrolment Limitations
The course is offered to students of any study field.
Course objectives (in Czech)
Výklad nejjednodušších modelů používaných v teorii silně korelovaných systémů doprovázený příklady experimentálních dat (fázových diagramů apod.) oxidových materiálů se silně korelovanými elektrony. Absolvování kurzu by studentům mělo přinést základní orientaci v problematice a představu o významných otevřených problémech.
Syllabus (in Czech)
  • 1. Lokalizované a itinerantní elektrony v pevných látkách
  • 2. Hubbardův model s jedním orbitalem
  • 3. Několik pohledů na Mottův přechod
  • 4. Vybraná variační řešení problému daného Hubbardovým hamiltoniánem: antiferomagnet Slaterova typu, Gutzwillerův ansatz a Gutzwillerova aproximace
  • 5. Případy, kdy je Hubbardovo U mnohem větší než šířka pásu: odvození Heisenbergova hamiltoniánu, řešení s antiferomagnetickým uspořádáním a jejich stabilita/nestabilita
  • 6. t-J model: renormalizace děr spinovými fluktuacemi, párové korelace: variační ansatz tvaru RVB ("resonating valence bond") a Andersonovy představy o supravodivosti v kuprátech
  • 7. Hubbardův model s více orbitaly: lokální korelace (odvození z Coulombovy interakce), řešení pro izolovaný iont, multipletová struktura
  • 19 krystalové pole a snímání orbitalové degenerace, přeskoky elektronů mezi ionty s přihlédnutím k orbitalovému stupni volnosti
  • 8. Spin-orbitalové modely typu Kugel-Khomskii: ukázka odvození modelu pro vybraný případ, spin-orbitalová uspořádání na úrovni přiblížení středního pole, Goodenoughovo-Kanamoriho-Andersonovo pravidlo
  • 9. Příklady z fyziky oxidů přechodových kovů: manganáty (dvojitá výměna a Jahnův-Tellerův jev), KCuF3 (orbitalové uspořádání a redukce dimenze), kobaltáty (mísení spinových stavů), iridáty (spin-orbitální interakce a exotický magnetismus)
  • 10. Dynamická teorie středního pole (DMFT): základní ideje přístupu DMFT, pásová struktura na úrovni DFT, numerické přístupy k řešení lokálního problému příměsi
Literature
  • D. I. Khomskii: Transition Metal Compounds, Cambridge University Press, Cambridge, 2014
  • P. Fazekas: Lecture notes on electron correlation and magnetism, World Scientific, Singapore, 1999
  • P. Fulde: Electron correlations in molecules and solids, Springer, Berlin, 1995
Language of instruction
Czech
The course is also listed under the following terms Spring 2020, Spring 2021, Spring 2022, Spring 2024, Spring 2025.
  • Enrolment Statistics (Spring 2023, recent)
  • Permalink: https://is.muni.cz/course/sci/spring2023/FK120