分子的激發態和凝聚態的激發態,兩者有何區別和聯絡?

時間 2021-05-30 18:09:38

1樓:

我就簡單說兩句其他的你自己還是多讀書。

(1)在波昂奧本海默近似前提下,分子的激發常常可以用價鍵理論描述,原因主要是鍵的波函式可以看成分子骨架的對稱性表示,先用Slater行列式構造單粒子軌道,再通過變分決定這些表示的能量。先填低能的價軌道,空的那些大概就可以看作激發態,但這些激發態明顯是錯的,因為庫倫相互作用的Configuration已經變了。所以有了更多的逼近方法,主要是容納更多的Slater行列式或者含時方法。

其他的研究激發的方法我不知道現在理論上有什麼發展,因為專業緣故就發表點以上的淺薄看法。

(2)凝聚態自然有類似於分子的單粒子方法,在固體中因為處於週期性的晶格中,能級不再是分立的分子軌道,而是交疊形成連續的能帶。能帶論就是凝聚態初期最流行的語言。在弱關聯的體系中利用DFT可以得到比較好的結果,並可以與實驗對比。

但是高於費公尺能級的那些能帶也不能完全看作激發態,原因和分子的情況類似,乙個單電子的激發又要同時受到Configuration的影響。對於金屬來說結合有限溫度可以有費公尺液體(FL)理論,告訴你電子的激發要受到renormalization。因此你就有了準粒子的概念,能帶大概能告訴你準粒子激發是怎麼樣的。

與分子的情況一樣,並不是所有的系統都給你乙個很好的單粒子描述,同時更嚴峻的問題是電子數目已經漲到阿伏伽德羅常數級。然後就來了所謂的「more is different」,所謂的湧現現象,這就是為什麼凝聚態相圖如此豐富的原因。對於不同的相圖,我們有不同的基態,那麼激發態也應該不同。

這裡就不扯相變了。

在強關聯體系下,電子關聯很大,大到和你電子動能乙個級別,你就會有bad metal, Mott insulator, Kondo physics, high-tc superconductor 等等不同的情況,這些都有不一樣的激發。這些不是簡單跑跑DFT就可以解決的。然後更神奇的是凝聚態體系還有拓撲的激發,這就不贅述了。

總之你可以看見在凝聚態裡面,沒有統一的方法可以研究激發態。我們通常是根據不同的情況開發不同的工具。這使得強關聯物理成為整個凝聚態物理裡面最流行的科目。

同時也是沒有統一理論,而且實驗資料遠遠多於理論描述的學科。凝聚態物理的思想和研究方法不斷影響其他複雜系統的研究,是十分活躍的領域。學習這些東西大概需要有點場論、重整化、拓撲、數值方法等等基礎,只有真正去做科研的人才能入門。

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