Eine Abweichung von der konventionellen Herangehensweise an das Energiebandproblem wird auf drei Arten erreicht. Zunächst wird festgestellt, dass es einen kritischen Atomabstand Rc≲(2,9±0,1) A gibt, so dass für R<Rc Elektronen aus atomaren 3d-Orbitalen, die entlang eines Liganden gerichtet sind, als kollektive Elektronen behandelt werden müssen, für R>Rc sind die entsprechenden Elektronen lokalisierte Heitler-London-Elektronen. Da die 3d-Wellenfunktionen anisotrop sind, bedeutet dies, dass gleichzeitig lokalisierte und kollektive 3d-Elektronen vorhanden sein können. Zweitens wird darauf hingewiesen, dass lokalisierte Elektronen der Hundschen Regel gehorchen und daher ein atomares Moment beitragen können. Das bedeutet, dass die entsprechenden Energieniveaus oder schmalen Bänder in diskrete Unterbänder aufgeteilt sind. Jedes Moment von kollektiven 3d-Elektronen wird von den gleichzeitig vorhandenen lokalisierten Elektronen durch intra-atomaren Austausch induziert. Drittens wird behauptet, dass die kollektiven Elektronen (R<Rc) durch die Bildung von Bindungsbändern stabilisiert werden können, wenn sich die antiferromagnetische Ordnung der nächsten Nachbarn im gesamten Gitter ausbreiten kann und die auf die nächsten Nachbarn ausgerichteten 3d-Orbitale halb oder gar nicht gefüllt sind. Wenn die Orbitale mehr als halb gefüllt sind, können die „zusätzlichen“ Elektronen nicht durch antiferromagnetische Korrelationen zwischen den nächsten Nachbarn stabilisiert werden. Wenn eine antiferromagnetische Ordnung zwischen den nächsten Nachbarn nicht möglich ist, bilden die Elektronen ein herkömmliches Metallband. Diese Beobachtungen liefern scharfe Kriterien für Pauli-Paramagnetismus, Antiferromagnetismus, Ferrimagnetismus und Ferromagnetismus in Übergangsmetallen und ihren Legierungen. Sie werden verwendet, um explizit Elektronenkorrelationen in die Konstruktion von qualitativen Energiediagrammen einzuführen, aus denen semiempirische Zustandsdichtekurven konstruiert werden. Es wird gezeigt, dass das resultierende Modell eine konsistente Interpretation der Phasenstabilität, der magnetischen Eigenschaften, der spezifischen Elektronenwärme, der Hall-Effekt-Daten und der Formfaktormessungen für die bcc- und dicht gepackten Übergangsmetalle der ersten langen Periode und ihre Legierungen liefert. Das Modell ist nur teilweise erfolgreich für Elemente der zweiten und dritten langen Periode.
- Eingegangen am 15. September 1958
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRev.120.67