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物性:相関した不規則性をもつ鎖における金属―絶縁体転移

Nature 418, 6901 doi: 10.1038/nature00948

ブロッホの定理によれば、完全に規則的な結晶中の電子波動関数は広がっている。これは、電子が見つかる確率が結晶全体にわたって同じであることを意味する。そのように広がった状態により、金属性挙動が生まれる可能性がある。しかし、結晶に不規則性がもちこまれると電子状態は局在化し、系は金属−絶縁体転移(アンダーソン転移としても知られる)が起こりうる。今回我々は、1次元2成分固体の不規則性に長距離相関を導入した場合の、電子波動関数の物理特性に対する効果を理論的に研究し、相関によって誘起される金属−絶縁体転移を見いだした。我々は1次元強結合モデルを用いて数値シミュレーションを行い、系の長距離相関を特徴づける指数のしきい値を見いだした。このしきい値より上で、熱力学的制約の範囲内では、系は幅広いエネルギーバンド内で伝導体として振る舞う。このしきい値より下では、系は絶縁体として振る舞う。我々は、この結果がDNA中の電子輸送と関連づけられることを議論する。DNAは長距離相関を示し、最近、1次元の不規則な伝導体であると報告された。

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