由于与通常三维材料很不一样的特性,低维材料,特别是准一维电子材料成为当前凝聚态物理中最受关注的研究领域之一。许多准一维电子材料,如有机高分子,都是典型的关联电声系统,既有较强的电子关联,又有很强的电-声相互作用。在这样的体系,一方面电子的激发会产生晶格的畸变,从而导致自陷元激发(激子、极化子等)的产生;另一方面电子关联改变激发态次序,定性改变了其光吸收、发光等特性。又由于其低维特性,量子涨落很强,对体系有重要影响。理解和认识一维关联电声系统既是一个基本的理论挑战,同时也具有明显的应用前景。本项目将(1)研究电子关联和量子涨落的竞争与合作及其对基态(电荷密度波、自旋密度波、键电荷密度波等)的影响,讨论由于关联和涨落导致(金属、绝缘体、自旋流体等之间) 的量子相变;(2)研究电子关联和声子涨落对电子激发动力学过程的影响;(3)计算光电子谱函数,阐明准一维电子材料的电子结构及其形成机理。
(1)有机高分子中光生电荷的新机理研究取得新进展,发现光激发除了通常的中性极化子-激子,存在一种新产物-这是一种荷电极化子与中性激子的混合态。这一结果表明有机高分子中光激发确实可以直接产生带电载流子,其产率约为25%,结果与有关实验相当吻合。(2)发现一种新的非线性激发多呼吸子。带电极化子在电场的作用下会激发一种运动的多呼吸子态。呼吸子是空间局域、时间周期性的非线性激发,我们看到的是若干个呼吸子束缚在一起运动的状态 - 多呼吸子,这是一种新非线性激发。(3)非费米液体行为研究自旋-电荷分离。通过计算电声相互作用体系的各种关联函数以及单粒子激发的光电子谱函数,讨论其中的金属-绝缘体相变、电荷-自旋分离、极化子和双极化子效应等证实在完全电子的Ionic Hubbard模型中确实存在键序波密度相;给出电声相互作用对自旋-电荷分离现象的新结果-电声的推迟效应会抑制自旋-电荷的分离,弱电声作用下观察不到自旋-电荷分离,强库仑作用下电声作用仍有益于实验现象的理解等。