パイエルス転移
パイエルス転移(パイエルスてんい、英: Peierls transition)とは、金属中の電子・格子系において、格子系の変形と電子系のバンド構造変化が同時に起こる金属-絶縁体相転移のこと。ルドルフ・パイエルスによって提唱された。パイエルス転移の概略は下の参考文献を参照されたい。
温度を下げていくと、ある温度でパイエルス転移が起こる。このとき格子系では変形が起こり、弾性エネルギーが増加する(損をする)。しかし電子系では、電子格子相互作用によりフェルミ面にエネルギーギャップが開き(絶縁体)、その結果として電子系のエネルギーは減少する(得をする)。このとき全体としては、電子系でのエネルギーの得が、格子系のエネルギーの損を上回るためにパイエルス転移が起こる。
低温では格子の周期性に対応した電荷密度波を作る。また格子系の構造変化は、電子系のフェルミ面にできるだけ広範囲にエネルギーギャップを作ろうとする。
パイエルス転移はコーン異常によってフォノンのエネルギーが小さくなった結果起こるとも言える。
逆に温度を上げるとフェルミ面の上にいる電子が増え、電子系のエネルギーの得が小さくなり、ある温度で相転移を起こして電荷密度波は消える。
パイエルス転移は1次元の有機伝導体などで見られる。2次元・3次元になるとより等方的になり、フェルミ面の全ての場所でエネルギーギャップ生じるような格子変形は存在しないためである。よって電子系でエネルギーを得することが難しくなり、低温にしても電荷密度波は起こりにくくなる。