Модель двойного обмена и уникальные свойства манганитов

В обзоре излагается модель двойного обмена (DE-модель), являющаяся базовой моделью для описания физических свойств манганитов с колоссальным магнитосопротивлением. Выводится эффективный гамильтониан DE-модели из гамильтониана sd-обменной модели в пределе большого обменного взаимодействия по сравнению с шириной зоны. Поскольку гамильтониан ее очень сложный, для описания DE-модели удобно использовать приближение динамического среднего поля, эффективно работающее при анализе других сильно коррелированных систем. Предлагается два варианта упрощения модели, позволяющих рассчитать широкий спектр физических свойств, — один с использованием классических локализованных спинов, другой с квантовыми спинами, но в пренебрежении поперечными спиновыми флуктуациями. Построена фазовая диаграмма системы на плоскости температура–электронная концентрация с учетом области фазового расслоения. Показано, что ее основные черты, а также зависимость от температуры и электронной концентрации совокупности физических свойств — электросопротивления, намагниченности, спектральных характеристик — находятся в качественном соответствии с экспериментальными данными в манганитах. Количественное согласие достигается с учетом дополнительного взаимодействия электронов с решеточными степенями свободы. Обсуждаются нерешенные проблемы физики манганитов, среди которых — выяснение механизма фазового перехода металл–диэлектрик при изменении температуры или допирования, а также природы зарядового упорядочения. Путем сопоставления рассчитанных свойств с экспериментальными данными в манганитах делаются выводы об адекватности DE-модели и о ее недостатках. Обзор обобщает большое количество теоретических исследований, появившихся в последние годы по поводу уникальных свойств этого широкого класса сильно коррелированных систем.