電子關聯和磁性 [Lecture Notes on Electron Correlation and Magnetism] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[匈] P.法則剋斯（Patrik Fazekas） 著

圖書標籤:

• 電子關聯
• 磁性
• 量子力學
• 固體物理
• 多體問題
• 計算物理
• 材料物理
• 電子結構
• 磁學
• 講義

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510078644

版次：1

商品编码：11593486

包装：平装

外文名称：Lecture Notes on Electron Correlation and Magnetism

开本：24开

出版时间：2014-09-01

用纸：胶版纸

页数：777

正文语种：英文

內容簡介

　　The one-term, 4-hours-a-week course on magnetism presented a chal-lenge known to all physicists in the field: research interests in the past half a century have been dominated by the effects of strong electron-electron interaction, while standard solid state physics textbooks re-main within the bounds of band theory which is a suitable language for weakly correlated systems, and then add a chapter on Heisenberg magnets whose very existence is in contradiction with the rest of the material, and gets never properly justified. The usual way of clarifying these matters is to go through a formal education in many-body theory, and to learn about strong correlation effects piecemeal from its applica-tions (and breakdowns). This, however, is usually the beginning of the professional career of a theoretician, and it may not be the most recom-mendable approach for others, One takes a long time to discover that there is a unified, non-formal way of thinking about strong correlation phenomena that has long been shared by experimentalists and theoreti-cians in the field; it can be called elementary and should be accessible to all - but it cannot be found in the well-known textbooks.

內頁插圖

目錄

Preface
1 Introduction
1.1 Magnetism and Other Effects of Electron-Electron Interaction
1.2 Sources of Magnetic Fields
1.3 Getting Acquainted: Magnetite
1.3.1 Charge States
1.3.2 Spin States
1.3.3 Charge Ordering
1.4 Variety of Correlated Systems: An Outline of the Course

2 Atoms, Ions, and Molecules
2.1 Hydrogen Atom in a Magnetic Field
2.1.1 Non-Relativistic Treatment
Motion in a Magnetic Field
Zeeman Effect (I)
2.1.2 Relativistic Effects
Spin-Orbit Coupling
Zeeman Effect (II)
Problem 2.1
2.2 Direct Exchange
Problem 2.2
2.3 Many-Electron Ions
Problem 2.3
2.3.1 Coupling to the Magnetic Field
Digression: The Bohr-Van Leeuwen Theorem
2.3.2 Hund's Rules
Problem 2.4
2.4 Paramagnetism and Diamagnetism
2.4.1 Paramagnetic Susceptibility
Magnetization Curve
Problems 2.5-2.8
2.4.2 Diamagnetism
Digression: Superstrong Fields
2.5 Hydrogen Molecule
2.5.1 Direct Exchange in Non-Orthogonal Orbitals
2.5.2 Kinetic Exchange
2.5.3 Molecular Orbitals versus Heitler-London
Solutions to the Problems

3 Crystal Field Theory
3.1 Incomplete Shells in an Anisotropic Environment: CrystaIFields
3.2 The Role of Symmetry Arguments in Quantum Mechanics
3.2.1 Irreducible Representations
3.3 The Octahedral Group
Problems 3.1-3.2
3.4 Symmetry Properties of Atomic States
3.5 Splitting of a d-Level in Cubic Field
3.5.1 Quenching the Orbital Angular Momentum
3.5.2 Partial Restoration ofOrbitalMomentum by Spin
Orbit Coupling
Problems 3.3-3.4
3.5.3 High-Spin versus Low-Spin States
3.6 Jahn-Teller Effect
3.7 Time Reversallnvariance
3.8 The f2 Configuration
3.8.1 Cubic Crystal Field
3.8.2 Tetragonal Crystal Field
3.8.3 Metamagnetic Transition
3.8.4 Exchange Induced Magnetism
Problems 3.5-3.6
3.9 DoubleGroups
……
4 Mott Transition and Hubbard Model
5 Mott Insulators
6 Heisenberg Magnets
7 Itinerant Electron Magnetism
8 Ferromagnetism in Hubbard Models
9 The Gutzwiller Variational Method
10 The Correlated Metallic State
11 Mixed Valence and Heavy Fermions
12 Quantum Hall Effect
A Hydrogen Atom
B Single-Spin-Flip Ansatz
C Gutzwiller Approximation
D Schrieffer-Wolff Transformation
Bibliography
Index

前言/序言

固體物理中的電子關聯與磁性 聚焦於新穎量子現象與先進材料的深入探索 本書旨在為高級本科生、研究生以及從事凝聚態物理、材料科學和量子信息領域研究的專業人員，提供一個對現代固體物理學中核心議題——強關聯電子係統和復雜磁性——的全麵且深入的論述。我們避免陷入教科書中常見的、基於獨立電子近似的經典描述，而是將重點放在那些由電子間的相互作用（庫侖排斥、自鏇-軌道耦閤等）主導的、導緻材料展現齣奇異宏觀性質的微觀機製上。 全書的結構設計旨在引導讀者從基礎的量子力學概念齣發，逐步過渡到前沿的、計算密集型的理論模型與實驗觀測的結閤。我們相信，理解當代凝聚態物理麵臨的關鍵挑戰，如高溫超導、奇異金屬行為以及拓撲物態的起源，必須以紮實的關聯電子理論為基礎。 --- 第一部分：關聯電子係統的理論基礎與模型（約 500 字） 本部分將係統地迴顧和深化讀者對量子多體理論的理解，特彆是當電子間的庫侖相互作用不能被視為微擾時所齣現的復雜性。 第一章：超越獨立電子近似 我們將從哈特裏-福剋（Hartree-Fock, HF）理論的局限性開始，詳細闡述為什麼HF近似在描述強關聯體係時會失效。重點探討電子的局域性和重整化的概念。隨後，引入範·霍夫（Van Hove）奇點在能帶結構中的重要性，並討論如何利用密度泛函理論（DFT）的局限性（特彆是對交換關聯泛函的依賴）來識彆和定位關聯效應顯著的區域。 第二章：Hubbard 模型的構建與解析 Hubbard 模型被視為描述電子關聯效應的“基石”。本章將詳細介紹該模型的物理意義：它如何權衡電子的跳躍能（$t$）與局域的單位點排斥能（$U$）。我們將深入探討強關聯極限（$U gg t$）下的物理圖像，如Mott絕緣體的形成機製，以及平均場理論（Mean-Field Theory）在Hubbard模型上的應用，包括牛頓-裏德（Nagaoka）鐵磁性的初步討論。 第三章：計算工具箱：有效哈密頓量與重整化群 為瞭處理Hubbard模型的復雜性，我們引入關鍵的計算方法。重點介紹有效哈密頓量的推導過程，例如通過高階微擾論得到的t-J 模型，該模型在描述低摻雜反鐵磁序方麵至關重要。隨後，我們將介紹重整化群（RG）方法在處理低維關聯係統中的應用，包括德吉納-施密特（Des Cloizeaux-Pearson）的精確解和斯萊特-波特（Slater-Podolsky）鏈。此外，對自鏇波理論（Spin Wave Theory）在低能激發描述中的地位進行探討。 --- 第二部分：磁性的多重麵貌與奇異量子態（約 600 字） 本部分從理論模型過渡到實際材料中觀測到的豐富多樣的磁性現象，特彆是那些源於強關聯或幾何約束的非傳統磁態。 第四章：長程有序與短程關聯 本章區分經典的長程磁有序（鐵磁性、反鐵磁性、亞鐵磁性）與量子漲落效應顯著的短程關聯態。詳細分析泡利不相容原理和交換相互作用如何驅動反鐵磁性的形成，並考察剋裏斯特-卡勒（Kittel）的宏觀唯象理論在描述磁疇壁動力學中的作用。同時，引入非共綫磁結構（如螺鏇磁態）的形成條件，特彆是當晶體場各嚮異性與交換相互作用競爭時。 第五章：幾何阻挫與無序磁性 幾何阻挫（Geometric Frustration）是産生新奇量子態的關鍵因素。我們將深入探討三角晶格、雙八麵體晶格（Kagome）和十二麵體（Pyrochlore）點陣上的自鏇係統。重點分析刺蝟態（Spin Ice）和高度阻挫的抗磁體，並介紹如何使用張量網絡態（Tensor Network States, TNS），特彆是投影糾纏對態（PEPS）來模擬這些二維和三維的阻挫磁體。 第六章：電子關聯驅動的量子相變 本部分聚焦於溫度或壓力驅動下的量子相變，特彆是Mott絕緣體到金屬的相變。詳細討論動態平均場理論（DMFT）如何成功地將關聯效應引入到能帶計算中，並解釋維格納晶體的形成機製。此外，我們將探討量子臨界點（Quantum Critical Point, QCP）附近的物理學，以及它如何影響鄰近的超導或磁性相位的性質。 --- 第三部分：先進體係中的關聯與磁性（約 400 字） 本部分將理論工具應用於當前研究熱點，展示關聯電子物理在理解復雜功能材料中的不可替代性。 第七章：拓撲磁性與手性態 拓撲概念的引入極大地拓寬瞭磁性材料的研究範圍。我們將討論磁性拓撲絕緣體，如在鐵磁型拓撲絕緣體中由磁性誘導的時間反演對稱性破缺。深入分析手性磁子激發和貝裏相位（Berry Phase）在霍爾效應（如反常霍爾效應和非對易幾何）中的作用。重點闡述如何通過拓撲不變性來區分真正的拓撲態與僅具有磁序的普通磁體。 第八章：強自鏇-軌道耦閤的效應 在重元素體係中，自鏇-軌道耦閤（SOC）不再是微小的修正項，而是決定能帶結構的根本因素。本章將討論如何將SOC項納入到Hubbard或DFT+U框架中。重點分析拉什巴（Rashba）和狄拉剋錐結構的形成，以及在強SOC下齣現的量子自鏇霍爾效應和鐵電-磁性耦閤現象。討論Kitaev 模型及其在模擬分數量子霍爾效應和非阿貝爾任意子中的重要性。 --- 總結與展望 本書的最終目標是使讀者能夠批判性地評估實驗數據，並熟練運用現代計算方法來解決與電子關聯和磁性相關的開放性問題。我們強調理論概念與實驗觀測（如ARPES、中子散射、STM）之間的緊密聯係，為未來在新型量子器件和功能材料設計中應用這些知識奠定堅實基礎。全書的敘述風格力求精確、嚴謹，同時注重物理圖像的清晰構建。

评分☆☆☆☆☆

我是一名對凝聚態物理充滿熱情的業餘愛好者，平時會閱讀一些科普讀物和入門教材。最近，我對磁性的微觀起源産生瞭濃厚的興趣，特彆是電子之間的“關聯”是如何導緻如此多樣的磁性現象的。《電子關聯和磁性》這本書的書名，正是我一直在尋找的那種深度和廣度。我希望這本書能夠為我提供一個係統性的框架，幫助我理解自鏇、軌道等電子的基本屬性是如何相互作用，並最終形成鐵磁性、反鐵磁性、順磁性等不同的磁序。我期待書中能夠深入剖析庫侖相互作用在電子關聯中所扮演的角色，以及如何通過 Hubbard 模型、Heisenberg 模型等有效的理論模型來描述這些相互作用。同時，我也對那些解釋由電子關聯引起的奇特現象的理論感到好奇，比如莫特絕緣體、分數量子霍爾效應等。如果書中能夠提供一些相關的計算方法或者模擬的思路，那就更棒瞭。畢竟，理論與實踐相結閤，纔能更好地理解物理世界。總而言之，這本書對我來說，就像是一扇通往微觀磁性世界的大門，我渴望能藉此機會，深入探索其中奧秘。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計十分簡潔，深邃的藍色背景上，白色的標題“電子關聯和磁性”顯得既專業又引人遐想。拿到手裏，紙張的質感很好，略帶韌性，翻閱時沙沙作響，仿佛在低語著知識的奧秘。我是一個對物理世界充滿好奇的學習者，尤其對那些潛藏在微觀粒子之間的相互作用感到著迷。磁性，這個我們日常生活中隨處可見的現象，其背後卻蘊含著如此深奧的物理原理，令人驚嘆。這本書的標題直擊核心，預示著它將帶領我深入探索電子之間那些錯綜復雜、難以捉摸的“關聯”，以及這些關聯如何最終催生齣我們所觀察到的種種磁性現象。我期待它能以一種既嚴謹又不失趣味的方式，為我揭開這層神秘的麵紗。我希望書中能夠清晰地闡述量子力學在理解電子關聯中的關鍵作用，以及如何從第一性原理齣發，推導齣宏觀的磁性行為。也許還會涉及一些前沿的研究方嚮，比如高溫超導、自鏇電子學等，這些都是我一直渴望瞭解的領域。總而言之，這本書的齣現，就像是在我求知路上一盞指明方嚮的燈，讓我迫不及待地想要翻開它，去領略電子世界的奇妙旅程。

评分☆☆☆☆☆

這本書的書名《電子關聯和磁性》，雖然聽起來專業，卻讓我立刻聯想到那些日常生活中隨處可見卻又充滿神奇力量的磁鐵。我一直很好奇，究竟是什麼樣的微觀機製，讓這些看似微小的粒子能夠相互吸引、排斥，甚至形成我們所依賴的種種技術。我希望這本書能夠從一個基礎的、易於理解的角度切入，先解釋電子本身的一些基本特性，比如自鏇，然後逐步引入它們之間如何産生“關聯”。這種關聯，我理解可能就像是電子們之間的一種“默契”或者“共識”，這種默契決定瞭它們如何集體行動，最終錶現齣我們所看到的磁性。我期待書中能夠用生動的比喻和清晰的圖示來解釋這些抽象的概念，比如，將電子關聯比作一群舞者，它們如何協調動作纔能跳齣優美的舞蹈。如果書中還能涉及一些與磁性相關的趣味應用，比如磁共振成像、磁懸浮列車等，那將更能激發我的興趣。總而言之，我希望這本書能成為我理解磁性世界的入門磚，讓我能夠窺探到物質深處隱藏的奧秘。

评分☆☆☆☆☆

剛拿到這本《電子關聯和磁性》，我首先被它的“Lecture Notes”這個副標題所吸引。這似乎意味著它並非一本麵麵俱到的百科全書，而是更有可能是某位大師嘔心瀝血、精心打磨的教學講義。這樣的講義往往更加聚焦，直指核心概念，並且可能蘊含著作者多年的教學經驗和獨到見解。我猜想，這本書的結構會是層層遞進的，從最基礎的電子模型和相互作用開始，逐步深入到復雜的電子關聯效應，最終解釋各種磁性的起源和錶現。我特彆希望它能夠清晰地解釋費米液體理論、朗道理論等經典理論，並在此基礎上介紹更現代的描述方法，例如密度泛函理論、量子濛特卡洛方法等。對於我來說，理解這些理論的物理圖像至關重要，我希望作者能夠用清晰的語言和恰當的例子來闡述，避免過於抽象的數學推導。同時，我也會關注書中是否提及一些實驗上的觀測證據，例如中子散射、X射綫光譜等，來佐證理論的有效性。一本好的講義，不僅能傳授知識，更能激發學習者的思考，培養獨立解決問題的能力。我期待這本書能成為我學習電子關聯和磁性的一個得力助手。

评分☆☆☆☆☆

我是一位在相關領域工作的研究人員，最近在研究工作中遇到瞭一些關於電子關聯效應的難題，因此對《電子關聯和磁性》這本書的齣現感到十分欣喜。從書名來看，這本書很有可能涵蓋瞭當前該領域的一些關鍵理論和最新進展。我特彆關注書中是否能夠提供關於強關聯體係的最新研究方法和模型，例如，是否會涉及動力學平均場理論（DMFT）及其在理解鐵磁性、反鐵磁性以及金屬-絕緣體相變中的應用。另外，對於一些具有復雜磁性的材料，如稀土化閤物、過渡金屬氧化物等，我希望書中能夠給齣詳盡的理論分析和計算實例。我也很想知道書中對磁性材料的相圖、臨界現象以及各種激發（如磁疇壁、自鏇波）的描述是否足夠深入和全麵。此外，作為一名研究者，我對書中是否提及一些先進的計算工具和軟件，或者是否有相關的參考文獻推薦，也頗為關注。這本“Lecture Notes”的風格，或許意味著它會提供一些具有啓發性的思路，幫助我們解決實際研究中的挑戰。

评分☆☆☆☆☆

极好的物理书籍！送货、服务都很好，感谢京东！凝聚态理论的长足进展已经搞清楚了许多材料的物性问题，但是还存在一些疑难问题悬而未决，其中最突出的莫过于强关联电子体系的问题。所谓电子关联，就是意味着电子和电子之间存在库仑相互作用，这一点也不稀奇，传统的能带理论在处理固体中的电子系统时，首先是忽略了电子之间相互作用，将电子系统视为相互独立的理想气体，考虑单电子与晶体的周期结构之间的相互作用，从而得到了固体的能带结构，然后再引入电子间的相互作用加以修正。强关联电子体系是指电子间的交互作用不可忽略的系统。在简单的固体理论中，固体中电子之间的静电相互作用被忽略了，不会出现在哈密顿算符里。故各个电子被看成是独立的，不会相互影响。然而，在许多物质中，静电能不能被忽略。当把这一部分能量写入哈密尔顿量，就得到强关联模型（或赫巴德模型(Hubbard model))。在强关联电子体系[1] ，由于电子之间的强相互作用，导致了许多新奇的物理现象。如高温超导体、二维电子气中的分数量子霍尔效应、锰氧化物材料中的巨磁阻效应、重费米子系统、二维高迁移率材料中的金属－绝缘体相变、量子相变和量子临界现象、一维导体中的电荷密度波等等部分强关联电子体系显示出奇异的量子相变现象。量子相变是在接近绝对零度时, 量子系统随着外界参量的变化, 其基态从一种关联（有序）的状态到另一种关联状态的转变。零温下的量子相变点是物质基态相图中的一个奇异点，其重要意义在于控制着有限温度的大片量子涨落区域，表现出一系列完全不同于普通金属的热力学和动力学输运性质，即所谓的量子临界现象或非费密液体行为。量子临界现象为人们解释部分强关联电子体系低温下的奇异金属态或新物质态提供了一种新的微观图象。

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英文原版，有一点挑战

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质量不错，内容也值得看，好评。

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英文原版，有一点挑战

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很不错的，又买了一本这个

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很好的书，相当不错，有些难懂

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