Квантовая теория магнетизма
1 Введение
1.1 Основные термодинамические соотношения.
1.2 Магнитная восприимчивость.
1.3 Динамическая магнитная восприимчивость.
1.4 Диа-, пара-, ферро- и антиферромагнетики.
1.5 Диполь-дипольное взаимодействие.
1.6 Теорема Бора-Ван Леевен
2 Магнетизм свободных ионов
2.1 Спиновый и орбитальный моменты в квантовой механике. Эффект Зеемана.
2.2 Правила Хунда. Спин-орбитальное взаимодействие.
2.3 Прецессионный диамагнетизм изолированных атомов.
2.4 Ван-флековский парамагнетизм изолированных атомов.
3 Квазисвободные ионы в кристалле
3.1 Свойства электронных орбиталей. Кубические гармоники.
3.2 Расщепление кристаллическим полем.
3.3 Теория кристаллического поля. Теоретико-групповое рассмотрение.
3.4 Эффект Яна-Теллера.
3.5 Нарушение правил Хунда: переходы с изменением спинового состояния
(спиновый кроссовер).
3.6 Нарушение правил Хунда: замораживание орбитального момента.
3.7 Парамагнетизм квазисвободных магнитоактивных атомов (Закон-Кюри).
3.8 Парамагнетизм в соединениях на основе 3d элементов.
4 Корреляционные эффекты в твердых телах
4.1 Вторичное квантование. Приближение сильной связи.
4.2 Моттовские изоляторы. Модель Хаббарда. Мотт-Хаббардовский переход металл-изолятор.
4.3 Различные типы изоляторов.
5 Модель Гайзенберга
5.1 Вывод модели Гайзенберга.
5.2 Различные спиновые модели, описывающие обменное взаимодействие.
5.3 Связь моделей Хаббарда и Гайзенберга.
5.4 Связь орбитальных и спиновых степеней свободы. Правила Гуденафа-Канамори-Андерсона.
5.5 Модель Кугеля-Хомского.
5.6 Сверхобменное взаимодействие.
5.7 Двойное обменное взаимодействие.
6 Различные подходы решения модели Гайзенберга
6.1 Метод Латтинжера-Тизcы решения классической модели Гайзенберга.
6.2 Теория среднего поля для модели Гайзенберга.
6.3 Спин-волновая теория для ферромагнетиков.
6.4 Спин-волновая теория для антиферромагнетиков.
7 Эффекты, связанные с магнетизмом
7.1 Кинетические свойства. Эффект Холла и его разновидности. Альтермагнетизм
7.2 Магнето-оптические эффекты
7.3 Сегнетоэлектрики, магнетоэлектрический эффект, мультиферроики, обратный эффект Дзялошинского-Мории
8 Низкоразмерный магнетизм
8.1 Димеры. Спиновая щель.
8.2 АФМ цепочка в модели Изинга.
8.3 АФМ цепочка в модели Гайзенберга, спиноны.
8.4Переход Березинского-Костерлица-Таулисса.
8.5 Фрустрации, спиновая жидкость, модель Китаева.
8.6 Одноионная анизотропия. Спиновый лед. Магнитные монополи.
8.7 Порядок через беспорядок.
9 Магнетизм коллективизированных электронов
9.1 Электроны в металлах. Ферми газ. Паулиевская магнитная восприимчивость.
9.2 Экранировка кулоновского взаимодействия в металлах.
9.3 Взаимодействующие электроны в металлах. Ферми-жидкость.
9.4 Теория линейного отклика. Восприимчивость однородного электронного газа.
9.5 Обменное взаимодействие Рудермана-Киттеля-Касуи-Иосиды.
9.6 Нестинг поверхности Ферми.
9.7 Восприимчивость взаимодействующего электронного газа.
9.8 Формирование волн спиновой плотности.
10 Сильные кулоновские корреляции в металлах
10.1 Двухзонные модели. s-d модель Шубина-Вонсовского.
10.2 Примесные модели Андерсона и Кондо. Температура Кондо.
10.3 Тяжелые фермионы. Смешанная валентность.
10.4 Концентрированные Кондо-системы. Кондо изоляторы.
Литература
[1] Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц “Теоретическая физика” т. 3,5,9
[2] Н. Ашкрофт, М. Мермин “Физика твердого тела” т. 1,2
[3] Ч. Киттель “Квантовая теория твердых тел”, Наука (1967)
[4] С.В. Вонсовский “Магнетизм”, Наука (1971)
[5] J. Stöhr and H.C. Siegmann “Magnetism from fundamentals to nanoscale dynamics”
[6] Г.С. Кринчик “Физика магнитных явлений” (1985)
[7] M. Getzlaff “Fundamentals of Magnetism”
[8] С. Крупичка “Физика ферритов и родственных им магнитных окислов”, т. 1,2
Мир (1976)
[9] D. I. Khomskii, “Transition Metal Compounds” (Cambridge University Press, 2014).
[10] S. Blundell, “Magnetism in Condensed Matter” (OUP Oxford, 2001).