极化子(polaron)是极性晶体和
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。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。
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。
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。
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。
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。