Проблема взаимосвязи между орбитальным движением электронов и искажениями кристаллической решетки остается открытой в фундаментальной физике. Предлагается математическое решение вопроса: “Кто же они? Друзья или враги?” Результаты детального теоретического анализа позволят учитывать очень специфические квантовые эффекты, которые потенциально могут быть использованы для квантовых вычислений.

Углубление теоретических представлений и знаний об эффекте Яна-Теллера (совокупности квантовых явлений, проявляющихся у многоатомных молекул и твердых тел, и связанных со спонтанным нарушением симметрии) является важным направлением развития современной фундаментальной науки. Такие исследования объединяют целые области физики и химии молекул и кристаллов.

Решение задачи Яна-Теллера с учетом сильных электронных корреляций необходимо для объяснения функционирования ряда биологических систем, получения и обсуждения свойств многих материалов, особенно с 4d и 5d элементами (соответственно пятый и шестой периоды) периодической системы.

Физики-теоретики из ИФМ УрО РАН (г. Екатеринбург, Россия) и Кельнского университета (Германия) предложили свой подход к описанию эффекта Яна-Теллера с учетом спин-орбитальной связи, отличающийся от традиционных, ранее применяемых в науке. Авторская стратегия позволяет решить проблему с выбранной формой электронно-решеточной связи при помощи точных численных методов. При этом специалистами учитываются такие эффекты, как хаббардовское отталкивание между электронами, внутриатомное обменное взаимодействие Хунда и спин-орбитальная связь. Детальный анализ расчетов показал, что все они могут влиять на то, каким образом реализуется эффект Яна-Теллера в конкретных материалах.