Elektronen –fast so schwer wie Wasserstoff

Abstract

Schwere Fermionen‐Systeme, das sind exotische metallische Verbindungen, in denen die elektrischen Ladungsträger in der Nähe des Nullpunktes der Temperatur anscheinend eine einige hundert‐ bis tausendmal vergrößerte Masse haben. Trotzdem zeigen einige dieser Materialien einen Übergang in einen supraleitenden Zustand, der sich aber drastisch von der Supraleitung in einfachen Metallen unterscheidet. Die Entdeckung immer neuer Verbindungen mit unerwarteten Eigenschaften machen diese Systeme seit etwa fünfzehn Jahren zu einem faszinierenden Gebiet der Festkörperphysik und der Materialforschung.

Kondo‐Mania

“…Die bei tiefen Temperaturen resultierenden elektronischen Anregungen entsprechen in diesem Fall schweren Quasiteilchen, deren Masse mehr als die tausendfache Masse freier Elektronen erreichen kann. Daher resultiert auch der Name dieser Materialklasse [3]. Jedes lokale Moment bildet hier eine Kondo‐Resonanz an der Fermi‐Energie aus und nimmt darüber an den elektronischen Eigenschaften des Gesamtsystems teil.…”

Von der Quantenmechanik zum Materialdesign

“…In den Mittelpunkt der Grundlagenforschung sind in den letzten Jahren eher exotische Substanzen gerückt wie Schwere-Fermionen-Systeme [5], Hochtemperatursupraleiter [6] und andere Verbindungen der Übergangsmetalle. Die zahlreichen Oxide der frühen Übergangsmetalle wie Titan oder Vanadium wurden bereits in den sechziger und siebziger Jahren des 20.…”

“…Mit (5) können wir (4) in die Form Hintergrund und Rechtfertigung bildet die Tatsache, dass die Atomkerne eine um das etwa 2000-fach größere Masse und damit Trägheit besitzen als die Elektronen.…”

“…Sie gibt an, wieviele quantenmechanische Zustände in der Nähe einer vorgegebenen Energie zu finden sind[5]. Ein realistisches periodisches Potenzial führt nun -je nach Material -zu kleineren oder größeren Änderungen der Bandstruktur.…”