ポーラロン
ポーラロン（）とは、凝縮系物理学において、固体中の電子と原子の間の相互作用を記述するために用いられる準粒子。ポーラロンの概念は1933年にレフ・ランダウによって初めに提案された。電子が誘電体結晶中を運動すると、周囲の原子は静電相互作用を受け、平衡位置からずれて分極を生じ、電子の電荷をほぼ遮蔽する。この機構はフォノン雲として知られる。ポーラロンとはフォノン雲の衣をまとった電子をひとつの仮想的な粒子とみなしたものである。ポーラロンは元の電子と比べて移動度は低く、有効質量は大きくなる。

長年にわたり、ポーラロンの理論的研究の本流は、フレーリッヒとホルスタインが長距離と短距離の相互作用についてそれぞれ導いたハミルトニアンを解くことであった。フレーリッヒ・ハミルトニアンに対する一般的な厳密解は得られておらず、近似的なアプローチが様々に試みられ、それらの正当性について議論が続けられてきた。現在でもなお、巨視的な結晶格子中にある1 - 2個の電子について厳密な数値解を得る問題や、相互作用する多電子系の性質についての研究が盛んに行われている。場の理論の観点からは、ポーラロンはボース粒子場と相互作用しているフェルミ粒子という基本的な問題の典型ともいえる。金属物質中の電子とイオンとの間には、束縛状態やエネルギーの低下をもたらすような相互作用が静電相互作用以外にも存在し、それらに対してもポーラロンという概念が適用されてきた。

実験的研究の観点からも、数多くの物質について、その物性を理解するためにはポーラロン効果を考慮しなければならない。例えば、半導体のキャリア移動度はポーラロンの形成によって大きく低下することがある。有機半導体もポーラロン効果を受けやすく、電荷輸送特性に優れた有機薄膜太陽電池を設計する際にはポーラロン効果が重要となる。低温超伝導体（第一種超伝導体）においてクーパー対形成を担う電子-フォノン相互作用はポーラロンモデルで考えることができる。また、反対スピンを持った二つの電子はフォノン雲を共有してバイポーラロンを形成することがあるが、これが高温超伝導体（第二種超伝導体）におけるクーパー対形成機構として提案されたことがある。さらにまた、ポーラロンはこれらの物質の光伝導を解釈する上でも重要である。

ポーラロンはフェルミ粒子の準粒子であり、ボース粒子の準粒子であるポラリトン(フォノンポラリトンあるいは励起子ポラリトン)と混同してはならない。フォノンポラリトンはフォトンと光学フォノンの混成状態であり，一方励起子ポラリトンはフォトンと励起子の混成状態)うなものである。
Q715396
凝縮系物理学
Concept
Q2225
電子
Concept
Q9121
原子
Concept
Q1047683
準粒子
Concept
Q133267
レフ・ランダウ
PER
Q184996
誘電体
Concept
Q43533
結晶
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Q11396124
分極
UNK
Q186608
フォノン
Concept
Q6501076
移動度
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Q1064434
有効質量
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Q90578
フレーリッヒ
PER
None
ホルスタイン
UNK
Q660488
ハミルトニアン
Concept
Q895901
結晶格子
Concept
Q54505
場の理論
Concept
Q43101
ボース粒子
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Q44363
フェルミ粒子
Concept
Q908049
束縛状態
Concept
Q11456
半導体
Concept
Q865807
キャリア
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有機半導体
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Q1472888
有機薄膜太陽電池
Concept
Q124131
超伝導
Concept
Q11612577
第一種超伝導体
UNK
Q722131
クーパー対
Concept
Q133673
スピン
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Q11612577
第二種超伝導体
UNK
Q83213
光伝導
Concept
Q44363
フェルミ粒子
Concept
Q1047683
準粒子
Concept
Q43101
ボース粒子
Concept
Q65296045
ポラリトン
Concept
Q3198
フォトン
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Q186608
光学フォノン
Concept
Q858289
励起子
Concept
Q1074844
ポーラロン
Concept
Q1074844
ポーラロン
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ポーラロン
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