强关联电子体系中新奇的动力学效应和玻璃化响应

2008年4月10日，合肥微尺度物质科学国家实验室低维物理与化学研究部陈仙辉教授的课题组在《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 100, 146402 (2008)）上发表了他们在强关联电子体系研究中取得的最新进展，文章题目为“Novel dynamical effects and glassy response in strongly correlated electronic system”。在研究中，他们发现了BaCo0.9Ni0.1S1.97强关联电子系统中一个非传统的成核过程，并且该成核过程具有新奇的动力学效应和玻璃化响应行为。

玻璃化行为最早是在结构玻璃体系中观察并广泛研究。缓慢的、非指数的玻璃化动力学弛豫已经广泛地在掺杂半导体，强无序铟氧化物薄膜和大量的颗粒金属中被观测到。通常情况下电子系统的弛豫非常之快，因而电子系统中的非各态经历行为被认为是非常有趣的现象。在许多玻璃化系统中，体系还会表现出非稳态的行为，该行为通常被描述成“物理时效”现象。最近，由于在理解二维系统的金属绝缘体相变中，电子电子相互作用被认为是理解该现象的关键问题，电子系统的玻璃化现象也引起了非常广泛的兴趣。这种玻璃化行为被认为和体系的无序以及强电子关联效应是密切联系的。在强关联电子系统中，相分离现象也是被普遍观察到的现象之一。相分离现象说明体系能形成局域的亚稳态并自发的形成相不均匀系统，而且相分离图像还表明体系具有非平衡状态特性。因此，人们认为在强关联系统中，尤其是具有相分离的系统，玻璃化行为是很有可能发生的。在最近，大量的玻璃化响应和记忆效应已经在相分离的锰氧化物中被观察到。强关联效应和无序的相互作用被认为是形成这些新奇现象的可能的原因。因此，在具有强电子关联的复杂材料中，特别是那些处于有金属绝缘体转变区域的材料，更多的新奇现象还需要我们去发现和研究。在最近的研究中，我们在BaCo0.9Ni0.1S1.97强关联电子系统中发现了一个非传统的成核过程，该成核过程是在一个具有四方结构的高温反铁磁绝缘相背景中形成一个具有单斜结构的低温金属相。这样一个非传统的成核过程通过在固定温度的弛豫，可以在电阻率上形成几个量级的降低。这样一个新奇的动力学过程可能是由于应力场、库仑相互作用、磁性关联和无序共同竞争的结果。这种竞争使得成核过程受挫，从而产生一个缓慢的、非指数的弛豫过程和“物理时效”行为。


原文发表于2008年4月17日