电子关联和磁性 [Lecture Notes on Electron Correlation and Magnetism] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[匈] P.法则克斯（Patrik Fazekas） 著

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• 电子关联
• 磁性
• 量子力学
• 固体物理
• 多体问题
• 计算物理
• 材料物理
• 电子结构
• 磁学
• 讲义

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

内容简介

　　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.

内页插图

目录

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

固体物理中的电子关联与磁性 聚焦于新颖量子现象与先进材料的深入探索 本书旨在为高级本科生、研究生以及从事凝聚态物理、材料科学和量子信息领域研究的专业人员，提供一个对现代固体物理学中核心议题——强关联电子系统和复杂磁性——的全面且深入的论述。我们避免陷入教科书中常见的、基于独立电子近似的经典描述，而是将重点放在那些由电子间的相互作用（库仑排斥、自旋-轨道耦合等）主导的、导致材料展现出奇异宏观性质的微观机制上。 全书的结构设计旨在引导读者从基础的量子力学概念出发，逐步过渡到前沿的、计算密集型的理论模型与实验观测的结合。我们相信，理解当代凝聚态物理面临的关键挑战，如高温超导、奇异金属行为以及拓扑物态的起源，必须以扎实的关联电子理论为基础。 --- 第一部分：关联电子系统的理论基础与模型（约 500 字） 本部分将系统地回顾和深化读者对量子多体理论的理解，特别是当电子间的库仑相互作用不能被视为微扰时所出现的复杂性。 第一章：超越独立电子近似 我们将从哈特里-福克（Hartree-Fock, HF）理论的局限性开始，详细阐述为什么HF近似在描述强关联体系时会失效。重点探讨电子的局域性和重整化的概念。随后，引入范·霍夫（Van Hove）奇点在能带结构中的重要性，并讨论如何利用密度泛函理论（DFT）的局限性（特别是对交换关联泛函的依赖）来识别和定位关联效应显著的区域。 第二章：Hubbard 模型的构建与解析 Hubbard 模型被视为描述电子关联效应的“基石”。本章将详细介绍该模型的物理意义：它如何权衡电子的跳跃能（$t$）与局域的单位点排斥能（$U$）。我们将深入探讨强关联极限（$U gg t$）下的物理图像，如Mott绝缘体的形成机制，以及平均场理论（Mean-Field Theory）在Hubbard模型上的应用，包括牛顿-里德（Nagaoka）铁磁性的初步讨论。 第三章：计算工具箱：有效哈密顿量与重整化群 为了处理Hubbard模型的复杂性，我们引入关键的计算方法。重点介绍有效哈密顿量的推导过程，例如通过高阶微扰论得到的t-J 模型，该模型在描述低掺杂反铁磁序方面至关重要。随后，我们将介绍重整化群（RG）方法在处理低维关联系统中的应用，包括德吉纳-施密特（Des Cloizeaux-Pearson）的精确解和斯莱特-波特（Slater-Podolsky）链。此外，对自旋波理论（Spin Wave Theory）在低能激发描述中的地位进行探讨。 --- 第二部分：磁性的多重面貌与奇异量子态（约 600 字） 本部分从理论模型过渡到实际材料中观测到的丰富多样的磁性现象，特别是那些源于强关联或几何约束的非传统磁态。 第四章：长程有序与短程关联 本章区分经典的长程磁有序（铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性）与量子涨落效应显著的短程关联态。详细分析泡利不相容原理和交换相互作用如何驱动反铁磁性的形成，并考察克里斯特-卡勒（Kittel）的宏观唯象理论在描述磁畴壁动力学中的作用。同时，引入非共线磁结构（如螺旋磁态）的形成条件，特别是当晶体场各向异性与交换相互作用竞争时。 第五章：几何阻挫与无序磁性 几何阻挫（Geometric Frustration）是产生新奇量子态的关键因素。我们将深入探讨三角晶格、双八面体晶格（Kagome）和十二面体（Pyrochlore）点阵上的自旋系统。重点分析刺猬态（Spin Ice）和高度阻挫的抗磁体，并介绍如何使用张量网络态（Tensor Network States, TNS），特别是投影纠缠对态（PEPS）来模拟这些二维和三维的阻挫磁体。 第六章：电子关联驱动的量子相变 本部分聚焦于温度或压力驱动下的量子相变，特别是Mott绝缘体到金属的相变。详细讨论动态平均场理论（DMFT）如何成功地将关联效应引入到能带计算中，并解释维格纳晶体的形成机制。此外，我们将探讨量子临界点（Quantum Critical Point, QCP）附近的物理学，以及它如何影响邻近的超导或磁性相位的性质。 --- 第三部分：先进体系中的关联与磁性（约 400 字） 本部分将理论工具应用于当前研究热点，展示关联电子物理在理解复杂功能材料中的不可替代性。 第七章：拓扑磁性与手性态 拓扑概念的引入极大地拓宽了磁性材料的研究范围。我们将讨论磁性拓扑绝缘体，如在铁磁型拓扑绝缘体中由磁性诱导的时间反演对称性破缺。深入分析手性磁子激发和贝里相位（Berry Phase）在霍尔效应（如反常霍尔效应和非对易几何）中的作用。重点阐述如何通过拓扑不变性来区分真正的拓扑态与仅具有磁序的普通磁体。 第八章：强自旋-轨道耦合的效应 在重元素体系中，自旋-轨道耦合（SOC）不再是微小的修正项，而是决定能带结构的根本因素。本章将讨论如何将SOC项纳入到Hubbard或DFT+U框架中。重点分析拉什巴（Rashba）和狄拉克锥结构的形成，以及在强SOC下出现的量子自旋霍尔效应和铁电-磁性耦合现象。讨论Kitaev 模型及其在模拟分数量子霍尔效应和非阿贝尔任意子中的重要性。 --- 总结与展望 本书的最终目标是使读者能够批判性地评估实验数据，并熟练运用现代计算方法来解决与电子关联和磁性相关的开放性问题。我们强调理论概念与实验观测（如ARPES、中子散射、STM）之间的紧密联系，为未来在新型量子器件和功能材料设计中应用这些知识奠定坚实基础。全书的叙述风格力求精确、严谨，同时注重物理图像的清晰构建。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计十分简洁，深邃的蓝色背景上，白色的标题“电子关联和磁性”显得既专业又引人遐想。拿到手里，纸张的质感很好，略带韧性，翻阅时沙沙作响，仿佛在低语着知识的奥秘。我是一个对物理世界充满好奇的学习者，尤其对那些潜藏在微观粒子之间的相互作用感到着迷。磁性，这个我们日常生活中随处可见的现象，其背后却蕴含着如此深奥的物理原理，令人惊叹。这本书的标题直击核心，预示着它将带领我深入探索电子之间那些错综复杂、难以捉摸的“关联”，以及这些关联如何最终催生出我们所观察到的种种磁性现象。我期待它能以一种既严谨又不失趣味的方式，为我揭开这层神秘的面纱。我希望书中能够清晰地阐述量子力学在理解电子关联中的关键作用，以及如何从第一性原理出发，推导出宏观的磁性行为。也许还会涉及一些前沿的研究方向，比如高温超导、自旋电子学等，这些都是我一直渴望了解的领域。总而言之，这本书的出现，就像是在我求知路上一盏指明方向的灯，让我迫不及待地想要翻开它，去领略电子世界的奇妙旅程。

评分☆☆☆☆☆

我是一位在相关领域工作的研究人员，最近在研究工作中遇到了一些关于电子关联效应的难题，因此对《电子关联和磁性》这本书的出现感到十分欣喜。从书名来看，这本书很有可能涵盖了当前该领域的一些关键理论和最新进展。我特别关注书中是否能够提供关于强关联体系的最新研究方法和模型，例如，是否会涉及动力学平均场理论（DMFT）及其在理解铁磁性、反铁磁性以及金属-绝缘体相变中的应用。另外，对于一些具有复杂磁性的材料，如稀土化合物、过渡金属氧化物等，我希望书中能够给出详尽的理论分析和计算实例。我也很想知道书中对磁性材料的相图、临界现象以及各种激发（如磁畴壁、自旋波）的描述是否足够深入和全面。此外，作为一名研究者，我对书中是否提及一些先进的计算工具和软件，或者是否有相关的参考文献推荐，也颇为关注。这本“Lecture Notes”的风格，或许意味着它会提供一些具有启发性的思路，帮助我们解决实际研究中的挑战。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对凝聚态物理充满热情的业余爱好者，平时会阅读一些科普读物和入门教材。最近，我对磁性的微观起源产生了浓厚的兴趣，特别是电子之间的“关联”是如何导致如此多样的磁性现象的。《电子关联和磁性》这本书的书名，正是我一直在寻找的那种深度和广度。我希望这本书能够为我提供一个系统性的框架，帮助我理解自旋、轨道等电子的基本属性是如何相互作用，并最终形成铁磁性、反铁磁性、顺磁性等不同的磁序。我期待书中能够深入剖析库仑相互作用在电子关联中所扮演的角色，以及如何通过 Hubbard 模型、Heisenberg 模型等有效的理论模型来描述这些相互作用。同时，我也对那些解释由电子关联引起的奇特现象的理论感到好奇，比如莫特绝缘体、分数量子霍尔效应等。如果书中能够提供一些相关的计算方法或者模拟的思路，那就更棒了。毕竟，理论与实践相结合，才能更好地理解物理世界。总而言之，这本书对我来说，就像是一扇通往微观磁性世界的大门，我渴望能借此机会，深入探索其中奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《电子关联和磁性》，虽然听起来专业，却让我立刻联想到那些日常生活中随处可见却又充满神奇力量的磁铁。我一直很好奇，究竟是什么样的微观机制，让这些看似微小的粒子能够相互吸引、排斥，甚至形成我们所依赖的种种技术。我希望这本书能够从一个基础的、易于理解的角度切入，先解释电子本身的一些基本特性，比如自旋，然后逐步引入它们之间如何产生“关联”。这种关联，我理解可能就像是电子们之间的一种“默契”或者“共识”，这种默契决定了它们如何集体行动，最终表现出我们所看到的磁性。我期待书中能够用生动的比喻和清晰的图示来解释这些抽象的概念，比如，将电子关联比作一群舞者，它们如何协调动作才能跳出优美的舞蹈。如果书中还能涉及一些与磁性相关的趣味应用，比如磁共振成像、磁悬浮列车等，那将更能激发我的兴趣。总而言之，我希望这本书能成为我理解磁性世界的入门砖，让我能够窥探到物质深处隐藏的奥秘。

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刚拿到这本《电子关联和磁性》，我首先被它的“Lecture Notes”这个副标题所吸引。这似乎意味着它并非一本面面俱到的百科全书，而是更有可能是某位大师呕心沥血、精心打磨的教学讲义。这样的讲义往往更加聚焦，直指核心概念，并且可能蕴含着作者多年的教学经验和独到见解。我猜想，这本书的结构会是层层递进的，从最基础的电子模型和相互作用开始，逐步深入到复杂的电子关联效应，最终解释各种磁性的起源和表现。我特别希望它能够清晰地解释费米液体理论、朗道理论等经典理论，并在此基础上介绍更现代的描述方法，例如密度泛函理论、量子蒙特卡洛方法等。对于我来说，理解这些理论的物理图像至关重要，我希望作者能够用清晰的语言和恰当的例子来阐述，避免过于抽象的数学推导。同时，我也会关注书中是否提及一些实验上的观测证据，例如中子散射、X射线光谱等，来佐证理论的有效性。一本好的讲义，不仅能传授知识，更能激发学习者的思考，培养独立解决问题的能力。我期待这本书能成为我学习电子关联和磁性的一个得力助手。

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老公买的，具体情况不知道

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挺好的，还没看

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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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很好的一本书，非常感谢

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很好的书，相当不错，有些难懂

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快递很给力，内容很丰富，

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老公买的，具体情况不知道

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