論文の概要: Symmetry breaking transforms strong to normal correlation and false metals to true insulators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.18236v1
• Date: Sat, 20 Dec 2025 06:37:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-23 18:54:32.245061
• Title: Symmetry breaking transforms strong to normal correlation and false metals to true insulators
• Title（参考訳）: 対称性破壊は正則相関と偽金属を真の絶縁体に強く変換する
• Authors: Alex Zunger, Jia-Xin Xiong, John P. Perdew,
• Abstract要約: その結果,DFT が金属と絶縁体を正確に区別できなかった場合,DFT のエネルギー低下対称性を損なうような DFT 計算が正しかったことが示唆された。 理由は、対称性の破れは対称性のない系に存在する多くの退化を除去し、強い相関性の必要性を大幅に減らすからである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Material scientists and condensed matter physicists have long been divided on the issue of choosing the conceptual framework for explaining why open-shell transition-metal oxides tend to be insulators, whereas otherwise successful theories such as DFT often predict them to be (false) metals. Strong correlation becomes the recommended medicine. We point out that strong correlation can be mitigated by allowing DFT to lower the energy by breaking structural, magnetic or dipolar symmetries. Such local motifs are observed experimentally by local probes beyond the 'average structure' determined by X-Ray diffraction. Observed broken symmetries can arise from slow fluctuations that persist over the observation time or longer. The surprising fact is that when symmetry breaking motifs are used as input to electronic structure calculations, false metals are converted into real insulators without the recommended medicine of strong correlation. Consistently, DFT calculations that show energy lowering symmetry breaking correct most cases where DFT, even with advanced exchange-correlation functionals, previously missed the correct metal vs insulator designation. Total energy calculations distinguish systems that support energy-lowering symmetry breaking from those that do not. This approach distinguishes between paramagnetic insulating and metallic phases and shows mass enhancement in Mott metals. The reason is that symmetry breaking removes many of the degeneracies that exist in a symmetry-unbroken system, reducing significantly the need for strong correlation. If one chooses to ignore symmetry breaking, the persistent degeneracies often call for strong correlation treatment. Thus, symmetry breaking transforms strong to normal correlation and false metals to true insulators. This view sheds light on the historic controversy between Mott and Slater that still reverberates today.
• Abstract（参考訳）: 物質科学者と凝縮物質物理学者は、なぜ開殻遷移金属酸化物が絶縁体であるのかを説明するための概念的枠組みを選択するという問題に関して長い間意見が分かれてきたが、DFTのような成功した理論では、しばしば金属は(偽の)金属であると予測される。 強い相関関係が推奨薬となる。 我々は、DFTが構造的、磁気的、双極子対称性を破ることによってエネルギーを下げることにより、強い相関を緩和することができることを指摘した。 このような局所モチーフは、X線回折によって決定される「平均構造」を超える局所プローブによって実験的に観察される。 観測された壊れた対称性は、観測時間以上にわたって持続する緩やかなゆらぎから生じることがある。 驚くべき事実は、対称性の破れモチーフが電子構造計算の入力として使われるとき、強い相関の推奨薬を使わずに、偽金属は実際の絶縁体に変換されるということである。 対照的に、DFTによるエネルギー低下対称性の破れを示す計算は、DFTが先進的な交換相関関数であっても、以前は正しい金属対絶縁体指定を欠いていたほとんどの場合において正しい。 トータルエネルギー計算は、エネルギー低下対称性をサポートするシステムと、そうでないシステムとを区別する。 このアプローチは常磁性絶縁と金属相を区別し、モット金属の質量増強を示す。 理由は、対称性の破れは対称性のない系に存在する多くの退化を除去し、強い相関性の必要性を大幅に減らすからである。 対称性の破れを無視することを選択した場合、持続的退化は強い相関処理を要求することが多い。 したがって、対称性の破れは通常の相関や偽金属に強く変換され、真の絶縁体となる。 この見解は、モットとスレーターの歴史的論争に光を当てている。

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