[科普中国]-极化子

极化子（polaron）。极性晶体和离子晶体中导带的电子和与其结伴而行的晶格畸变的复合体称为极化子。导带中的电子使晶格离子位移而伴生极化，其电场又反作用于电子，电子总是带着它所引起的晶格畸变一起 运动。1

理论诠释极化子的质量Mp比导带电子有效质量M*大，对于KCl晶体Mp/M*=2.5，而InSb晶体Mp/M*为1.0。极性或离子晶体中正、负离子相对位移形成光学格波，其中纵光学格波伴生的极化电场对能带电子有较强的耦合，极化子是能带电子与光学格波声子相互作用形成的准粒子。1

极化子的大小决定于同电子（或空穴）耦合发生晶格极化区域的尺度。当这区域尺度比晶格常数大得多的是大极化子。InSb中极化子大小约10纳米。属于大极化子。如果极化子大小与晶格常数相当，它就是小极化子，NiO晶体中的极化子是小极化子。1

在窄能带情况，能带电子的有效质量M*较大，同时电子与晶格耦合很强，以致电子被自己感生的极化场束缚 ，形成定域态，也称自陷态。小极化子在晶格中运动有两种方式：在低温时电子－晶格耦合不太大，以能带电子相似方式参与电导。在高温时电子－晶格耦合增强，极化子变成定域带电粒子，以跳跃方式参与导电，可用扩散过程来描述跳跃电导。1

相关概念生物学中从一端向另一端进行极性方向基因转换的染色体部分，称为极化子。这一现象称为极化子效应。属于同一极化子的突变型彼此进行杂交，由于距离丝粒较远位置上的某一突变（极化子更靠近丝粒）发生基因转换 ，重组类型易于出现。有时一个突变位置不仅比其他突变位置更容易发生基因转换，而且本身也与其他位置一起进行转换 。极化子效应适用于说明有关重组的杂种DNA模型。在发生重组时杂种DNA部分并非完全随机形成，而是在染色体的某一特定部位开始形成，并且越靠近这个部位基因转换的频率越高。

极化子这个概念在固体物理中更多是一种理论图像，其细节并不明朗，也缺乏证据支持。事实上，极化子输运过程的直接和有效的实验探测手段似乎并不多，光电导吸收和回旋共振吸收测量是探测极化子的常用手段，但也得依赖相关理论模型来拟合而窥其一二。光吸收测量在关联系统中常常会遭遇瓶颈，特别是像锰氧化物这种晶格对称性稍低且畸变较为严重的体系，其晶格比较“硬”，极化子尺度会很小，故又小名“小极化子”。对这类极化子探测面临的困难有三：(1) 极化子弛豫时间短；(2) 极化子特征能量尺度大；(3) 存在其它量子关联物相如电荷有序和轨道有序相，它们对光致激发也有响应，使得剥离来自极化子的信号变得愈加困难。

本词条内容贡献者为:

韩拯 - 研究员 - 中国科学院金属研究所