一个铁电人眼中的量子材料

刘俊明

南京大学物理学院、固体微结构物理实验室

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“量子材料”这一相对新颖的名词，实际上更多是一个凝聚态物理名词，用于描述那些电子关联相互作用不能忽略的电子体系。伴随着量子科技走向现代科技应用的舞台，量子材料的重要性似乎也被激发起来。这一名词的重要性和普及性似乎一日之间，在科技界就家喻户晓。

在固体物理中，对电子结构最为简单直接的处理就是单电子近似，用Drude模型描述金属导电，用简单能带图像描述半导体和绝缘体。铁电体被简单归类于绝缘体类别，因此并无太多量子的成分被赋予铁电材料。然而，真正能够定量符合这一简单能带理论的材料是很少的。实际体系总是存在局域电子相互作用效应。量子凝聚态物理处理这种相互作用的历史进程，使得现代凝聚态物理已经显著区别于经典固体物理，导致磁学、超导、磁电阻、重费米子物理等领域的出现。到了今天，又有阻挫物理、自旋液体、平带物理等新兴领域等正在兴起。

很有意思的是，这些新的发展好像跟铁电体物理与材料没太大关系。铁电体本质上因为其巨大的带隙，电子关联难以参与实质性相互作用竞争。这一现状直到多铁性物理与材料的出现，铁电材料才堂而皇之地进入到量子材料序列。本报告即从一个铁电人角度，以大学电磁学的知识水平，讨论一番量子材料到底是什么、铁电人可能要干什么。

刘俊明，南京大学物理学院教授、业余科普作者。从事凝聚态物理和材料物理研究三十年，主要时光都消耗在学习与摸索之中，付出与辛苦难书、收获与成绩却微薄。详细介绍请参见 http://pld.nju.edu.cn/