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Charge, spin, and orbital degrees of freedoms in strongly correlated electron systems

Takuro Katsufuji (Dept of Phys, Waseda Univesity)



     Electrons in crystals are often described by the band theory, which is in principle
     based on one-electron approximation. However, this picture becomes inappropriate
     when the two-body interaction of electrons is strong in some compounds, which we
     call “strongly correlated electron systems”. In this case, experimentalists see things
     based on “charge degrees of freedom, spin degrees of freedom, and orbital degrees
     of freedom”. These freedoms are responsible for the macroscopic properties, electric
     conduction (or dielectric response), mangnetization, and lattice distortion,
     respectively. In addition, they are coupled to electric field, magnetic field, and stress
     as external forces. On top of that, these degrees of freedoms are coupled to each
     other, and this coupling causes various interesting phenomena. Here, we mainly
     discuss the control of (not only spin degrees of freedom but) charge and orbital
     degrees of freedoms by applying magnetic field in real compounds.
     
     
     「強相関電子系の電荷・スピン・軌道自由度」
     勝藤 拓郎
     
     結晶中の電子の運動は、一般的に一体近似によるバンド理論によって記述される。
     しかし電子の二体の相互作用が強い場合、この記述はうまくいかなくなる。こうした
     系を一般的に強相関電子系と呼ぶ。このとき(実験家の物の見方として)、電子の
     持つ電荷自由度・スピン自由度・軌道自由度、という観点から系をとらえることがあ
     る。これらの自由度は、それぞれがマクロな物性量として電気伝導(あるいは誘電
     分極)、磁化、格子歪となり、電場、磁場、応力と言った外力と結合する。さらに最も
     重要なこととして、これら3つの自由度どうしに結合があり、それが様々な物性を生
     む原因となっている。これら3つの自由度が織りなす物理について、特に、磁場を
     使って(スピン自由度だけではなく)電荷自由度、軌道自由度を実際に制御すると
     いう話を中心に議論する。










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