ドハース・ファンアルフェン効果と有効質量

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ドハース・ファンアルフェン効果と有効質量の違い

ドハース・ファンアルフェン効果 vs. 有効質量

ドハース・ファンアルフェン効果（ドハース・ファンアルフェンこうか、de Haas–van Alphen effect、dHvA効果）は、金属の磁化率（帯磁率）が、（十分に低温では）磁場の逆数に比例して振動する現象。この現象は1930年にドハース（:en:Wander Johannes de Haas）とファンアルフェン（PM van Alphen）によって実験で発見された。同年、レフ・ランダウは、実験のことは知らずに、この現象を理論的に予測した。 dHvA効果による磁化率の振動成分の周期は、 \Delta(H^). 有効質量（ゆうこうしつりょう、effective mass）とは、何らかの物理現象を、「古典力学における質量を含む物理法則（比較的簡単な現象の場合が多い）」のアナロジーで現象論的に理解しようとしたときに出てくる、質量相当のパラメータの総称である。結晶中の電子の物性を用いる上で用いられる「有効質量」を指すことがほとんどだが、結晶中の電子の物性とは異なる物理現象にもこの概念を持ち込むことがある。 「結晶中の電子の有効質量」以外の「有効質量」としては、例えば、原子間力顕微鏡のカンチレバーの機械的な振動（古典力学の現象）を、よりやさしい（古典力学の）現象である、フックの法則に置き換えて考えるときに、フックの法則における質量に相当するパラメーターを有効質量と呼ぶことがあるhttp://spin100.imr.tohoku.ac.jp/oomichiNOTE.pdf。 以下、本節では、「結晶中の電子の有効質量」について説明する。.

重い電子系

重い電子系（おもいでんしけい、Heavy fermion）は、ランタノイドやアクチノイドの化合物において、金属的な電気伝導を示すにもかかわらず、電気伝導を担う電子の有効質量が、自由電子の質量の数百倍～千倍も「重く」なっていると考えられる一連の物質群のことである。 電子は周りの電子や磁場との相互作用により動きにくくなり、見かけ上の重さ（有効質量）が重くなる。すなわち有効質量の増大は電子間斥力の効果（電子相関）に由来するものであり、数百倍～千倍もの大きい有効質量は、ランタノイドイオンやアクチノイドイオンの持つ局在性の高いf電子間の強い斥力に起因するものと考えられている。このため、重い電子系は強相関電子系の重要な研究対象の一つとして、現在も盛んに研究されている。 有効質量が大きいこと自体も重要な研究対象であるが、それに加えて、重い電子系物質群の多様な物性が興味を惹いている。有効質量が大きいということは、電子については、遍歴性よりも局在性が強くなっていることを示している。電子の局在性が強まると、電子の持つスピンの自由度が顕れて来て、系は磁性を示すようになる。実際、重い電子系の中には、低温で磁気秩序を示すものがある。多くは反強磁性秩序であるが、強磁性秩序やその他の磁気秩序を示すものもある。重い電子系状態からこれらの磁気秩序状態への変化や、各々の状態の関係などが研究されている。また、電子間斥力が非常に強いにもかかわらず、クーパー対が形成されて超伝導を示す物質もあり、そのクーパー対の形成機構の解明も続けられている。重い電子系は高温超電導体に必要な特殊な磁場を作ることで知られている。他にも、低温で半導体的・絶縁体的な電気伝導を示す物質群もあり、重い電子系の中でも、特に、近藤半導体または近藤絶縁体、近藤半金属と呼ばれている。その例としてはCeRhSb, CeRhAs, CePtSn, CeNiSn, YbB12, SmB6, Ce3Bi4Pt3などがあげられる。.

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