¿Qué son los electrones locales en un cristal?

Estoy leyendo "Research in Electron Theory of Crystals" de Pekar y encontré un pasaje que me parece un poco confuso:

La teoría desarrollada a continuación tiene en cuenta la polarización dieléctrica de un cristal iónico por el campo eléctrico del electrón de conducción. La polarización local que resulta de esto está relacionada con el desplazamiento de los iones y en consecuencia es inercial. No puede seguir al electrón que se mueve relativamente rápido y, por lo tanto, forma un pozo de potencial para el electrón. La profundidad de este pozo de potencial resulta ser suficiente para que existan en él niveles discretos de energía del electrón. El electrón, estando en un estado local en uno de estos niveles, puede mantener con su campo sembrado la mencionada polarización local del cristal. Debido a su inercia, los iones no son sensibles al valor instantáneo del campo electrónico, sino al campo promedio. Este último se puede calcular como el campo estático de la | ψ | 2 nube del electrón; produce un pozo de potencial de polarización estática, que a su vez mantiene al electrón estacionario en un estado local. Tales estados del cristal con el potencial de polarización bien, que a su vez mantiene el electrón estacionario en el estado local. Tales estados del cristal con un pozo de potencial de polarización, en el que se localiza el electrón, fueron llamados por el autor polarones.

Ahora bien, ¿qué quiere decir exactamente con electrones locales frente a electrones de conducción? ¿Son los electrones locales los que no se mueven y están en el cristal? Eso no parece correcto. ¿Qué significa que un electrón esté en un estado local? (También, ¿qué quiere decir con "inercial"?) De hecho, sería bueno si uno explicara este pasaje en términos comprensibles para que pueda tener una imagen intuitiva en mente.

Respuestas (3)

En términos generales, los electrones localizados están confinados a un orbital en particular, mientras que los electrones de conducción son "libres" para flotar de un orbital a otro debido a la naturaleza casi degenerada de los estados en la banda de conducción. Por lo tanto, cuando se habla de un electrón localizado, no se trata de que el electrón esté anclado en una ubicación precisa en el espacio, sino que esté aislado en un orbital particular o en una pequeña región del espacio en comparación con la extensión finita del material.

El pasaje que cita anteriormente, la introducción de materiales adicionales en la estructura varía el potencial que siente el electrón, creando un potencial local del cual el electrón puede no tener suficiente energía para escapar, que es una forma de introducir la localización.

Se puede acceder al artículo de la wiki sobre la localización de Anderson , que puede ayudar con información adicional.

Esto no es del todo correcto: los electrones localizados aquí no están confinados a un orbital, que es un átomo, sino a una región del espacio que puede tener el tamaño de docenas o cientos de átomos por una perturbación externa. Sin embargo, la definición que das es la que la gente usa con demasiada frecuencia.

google.com puede responder esto fácilmente por usted. El electrón de conducción es la antítesis no local del "electrón local" ... básicamente dice si el electrón está asociado a un átomo en particular o si puede moverse libremente en el material (es decir, un conductor).

Piense en el estado local como el electrón que tiene sus propios valores de energía para un hamiltoniano localizado con el potencial debido a su presencia en el sitio de la red cristalina.
POR QUÉ se rechazó esto, especialmente sin comentarios... parece ir en contra de la ética de este foro.

Bueno, probablemente sepas que un solo átomo consta de un núcleo y un montón de electrones en órbita alrededor de ese núcleo. En este sentido, se puede decir que los electrones están ubicados alrededor del núcleo.

Ahora, cuando acercas un grupo de átomos, sucede algo interesante: debido a que los electrones comienzan a sentir no solo "su" átomo sino también el de otros átomos, los orbitales electrónicos se modifican:

Algunos orbitales, generalmente aquellos con bajas energías, conservan su carácter atómico, tal vez con algunas deformaciones, por lo que los electrones que viven en esos orbitales aún permanecen cerca del núcleo. Llamamos a estos electrones "localizados". Algunos orbitales, por otro lado, están esparcidos por todo el material. Estos son orbitales extendidos o deslocalizados.

Lo que quiere decir con "inercia" es que los iones son al menos un factor de ~2000 más pesados ​​que los electrones y, por lo tanto, reaccionan muy lentamente a los cambios en los estados de los electrones. Por lo tanto, no siguen cada pequeña fluctuación de los electrones. Su lentitud compensa las pequeñas fluctuaciones.