Elektronivuorovaikutuksista

Elektronivuorovaikutuksista tarkoitetaan elektronien välistä vuorovaikutusta aineessa. Pääasiallinen voima on Coulombin sähköinen repulsio, joka ilmenee suoran sähköisen vuorovaikutuksen lisäksi kvanttienpsykon perusteella syntyvänä exchange-vuorovaikutuksena ja elektronien korrelaatioista johtuvina vaikutuksina. Ympäröivä materiaali vaikuttaa vuorovaikutuksiin dielectric-ympäristön suodattamien ergon kautta, jolloin näiden vuorovaikutusten tehokkuus voidaan heijastaa aineen hiukkasfysiikassa.

Elektronivuorovaikutuksilla on sekä teoreettinen että käytännön merkitys. Matalien lämpötilojen Fermi-tileissä ne määrittävät sähköisen ja magneettisen vastuksen sekä lämpöominaisuudet. Esimerkiksi korrelaatioenergia kuvaa, miten elektronit välttävät toisiaan, mikä voi johtaa ilmiöihin kuten Mott-insulaatio tai magnetismi. Toisaalta elektronien välinen vuorovaikutus kilpailee electron-phonon-vuorovaikutusten kanssa, mikä vaikuttaa epäklassisen ja klassischeisen superkconductivityyn.

Teoreettisesti elektronivuorovaikutukset mallinnetaan useilla lähestymistavoilla. Hartree-Fock- tai tiheydenfunktionaaliteoria-perusteiset menetelmät antavat ensimmäisen kuvan, mutta tarkemmat tulokset sarjoittuvat monimutkaisista korrelaatioista. Kehittyneemmät lähestymistavat kuten GW-lähetys, RPA ja dynaminen keskihäviä mittaavat vuorovaikutukset huomioiden elektronin itse-tason muutokset. Aineiden kunnossa olevan kerrokset, kuten korkean lämpötilan ja korkean korrelaation materiaalit, voivat vaatia moderneja menetelmiä kuten dynamical mean-field theorya.

Elektrovuorovaikutuksiin liittyvät kokeelliset tekniikat, kuten angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES), sähköisen energian menetelmät ja STM, auttavat kartoittamaan vuorovaikutusten vaikutuksia elektronin dispersioihin, oktavatorisiin ominaisuuksiin ja paikallisiin korrelaatioihin.