電子關聯與多體物理
價態漲落
/ VAY-lens fluk-choo-AY-shun /
想像一個人拿不定主意:借來的書到底是留下還是還回去,於是他隔著桌子把書遞來遞去,一遍又一遍,快得你都跟不上。你匆匆一瞥,甚至說不清書此刻在誰手裡——它實際上同時在兩隻手上。固體裡的某些原子,就對自己的一個電子幹著這件事,在兩種狀態之間閃爍不定,快到無從釘死。
一個原子的價態,粗略地說,就是它與周圍環境共享多少個電子——像3或4這樣、你本以為是固定不變的一個數。而在一種價態漲落的材料裡,某個特定的電子,正好騎在「留在自家原子上」與「匯入傳導之海」之間那道能量柵欄上。量子力學允許它兩樣都做:原子在比方說「有三個電子」和「有四個電子」之間飛快地來回振盪,於是它測出來的價態,會是一個非整數的平均值,比如3.3。
它之所以重要,是因為這種不安分的閃爍,是強關聯的一個指紋,常見於鈰、釤、鐿這類稀土元素的化合物,又與重費米子行為緊密相連。要誠實地補一句:原子在任何一個瞬間,都絕不會真的握著非整數個電子——那個非整數,是它在兩個整數態之間不斷切換、經時間與量子雙重平均後的結果。
硫化釤是個引人注目的例子:在常壓下它是一種黑色的半導體,可一旦擠壓它,它就會變成金色、並轉為金屬性,因為它的釤原子開始在兩種價態之間閃爍。隨著價態漲落被開啟,顏色當真在你眼前發生了改變。
受壓的硫化釤由黑變金,因為它的原子開始在不同價態間漲落。
「混合價」與「價態漲落」是兩個密切相關的說法。混合價強調的是你測到的那個非整數平均值;價態漲落強調的是產生這一平均的、快速的量子切換。它們從兩個角度描述著同一套物理。
又稱
另見