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2023-12-17T01:06:52Z

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Der Begriff '''Spindichtewelle''' (SDW) beschreibt den Zustand der [[Leitungselektron]]en mancher [[Metalle]] oder [[Supraleiter]], bei denen die [[Anzahldichte|Dichte]] der [[Elektronenspin]]s wellenförmig moduliert ist.

Im Gegensatz zu [[Magnon|Spinwellen]] (Magnonen) handelt es sich bei Spindichtewellen ''nicht'' um [[Anregungszustand|Anregungen]], sondern um eine Eigenschaft des [[Grundzustand]]es des Systems.

== Vergleich mit Antiferromagneten ==
Spindichtewellen ähneln dem Grundzustand von [[Antiferromagnet]]en, bei denen ebenfalls der [[Spin]] von Atom zu Atom unterschiedlich ist.

Bei Antiferromagneten ist der Spin der Atome meist abwechselnd aufwärts und abwärts gerichtet; dies könnte man als Spezialfall einer Spindichtewelle sehen, deren Wellenlänge doppelt so groß ist wie der Abstand zwischen den [[Atomlage]]n; die Atome einer Lage sind an der Position des „Wellenbergs“ (maximaler Spin in eine Richtung), die Atome der nächsten Lage beim Wellental (maximaler Spin in Gegenrichtung).

Bei Spindichtewellen dagegen ist die Wellenlänge im Allgemeinen [[Inkommensurabilität (Mathematik)|inkommensurabel]] zum [[Atomgitter]], also kein ganzzahliges oder [[Rationale Zahl|rationales]] Vielfaches der Atom- oder Lagenabstände. Die Spins sind, wie auch in einfachen Antiferromagneten, nur entlang einer Achse ausgerichtet.

== Vergleich mit Ladungsdichtewellen ==
Spindichtewellen ähneln den [[Ladungsdichtewelle]]n: beide resultieren aus einer Instabilität des Elektronengases, bei beiden wird die Wellenlänge durch die [[Fermifläche]] der Leitungselektronen bestimmt, und bei beiden ist die Wellenlänge im Allgemeinen inkommensurabel zum Gitter. Bei Werten des Elektronen-[[Impuls]]es, die der Wellenlänge entsprechen, kommt es zu einer kleinen [[Bandlücke]].

Im Gegensatz zu Ladungsdichtewellen ist bei Spindichtewellen jedoch die gesamte [[Ladungsdichte]] konstant, die Änderung der Dichte der Elektronen mit den unterschiedlichen Spinrichtungen („Spin aufwärts“ und „Spin abwärts“) erfolgt also gegenläufig.

== Auftreten ==
Spindichtewellen treten u. a. auf:
* beim Metall [[Chrom]] unterhalb der [[Néel-Temperatur]] von 311 [[Kelvin|K]]
* bei vielen Chrom[[legierung]]en
* beim [[Klaus Bechgaard|Bechgaard]]-Salz ([[Tetramethyltetraselenofulvalen|TMTSF]])2PF6, einem [[Organische Chemie|organischen]] [[Leiter (Physik) #Elektrischer Leiter|Leiter]], unter 12 K.

== Bei Hochtemperatur-Supraleitern ==
Auch bei [[Hochtemperatur-Supraleiter]]n wurden Spindichtewellen beobachtet und es wurde spekuliert, ob sie in diesen Materialien für das Auftreten der [[Supraleitung]] verantwortlich sein können. Die Idee dahinter ist, dass eine bewegte [[Elektrische Ladung|Ladung]] die Spinorientierung der Atome im supraleitenden Zustand umkippen lässt. Auf seinem Weg durch den Festkörper erzeugt die Ladung also einen kurzfristigen [[Spinflip]] bei den benachbarten Atomen, der einen weiteren [[Ladungsträger (Physik)|Ladungsträger]] anzieht. So würde die Kopplung der beiden Ladungsträger durch den Spinflip anstelle der [[Phonon]]en vermittelt.

== Literatur ==
* George Grüner: ''The dynamics of spin-density waves''. In: ''Reviews of Modern Physics''. Vol. 66, 1994, S. 1–24. Überblicksartikel mit Schwerpunkt Spindichtewellen in (TMTSF)2PF6. [[doi:10.1103/RevModPhys.66.1]]
* Eric Fawcett: ''Spin-density-wave antiferromagnetism in chromium''. In: ''Reviews of Modern Physics''. Vol. 60, 1988, S. 209–283. [[doi:10.1103/RevModPhys.60.209]]
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[[Kategorie:Festkörperphysik]]
[[Kategorie:Elektrodynamik]]

Spindichtewelle - Versionsgeschichte

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