உலோக இயற்பியலின் இலவச-எலக்ட்ரான் மாதிரி

உலோகங்களின் இலவச-எலக்ட்ரான் மாதிரி, திட-நிலை இயற்பியலில், இலவச எலக்ட்ரான்களால் ஆன வாயுவால் நிரப்பப்பட்ட ஒரு கொள்கலனாக ஒரு உலோக திடப்பொருளின் பிரதிநிதித்துவம் (அதாவது, அதிக மின் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறனுக்கு பொறுப்பானவர்கள்). இலவச எலக்ட்ரான்கள், வெளிப்புறம் அல்லது வேலன்ஸ், இலவச உலோக அணுக்களின் எலக்ட்ரான்களுக்கு ஒத்ததாகக் கருதப்படுகின்றன, அவை முழு படிகத்திலும் ஒருவருக்கொருவர் சுயாதீனமாக நகரும் என்று கருதப்படுகிறது.

ஃப்ரீ-எலக்ட்ரான் மாதிரியை முதன்முதலில் டச்சு இயற்பியலாளர் ஹென்ட்ரிக் ஏ. லோரென்ட்ஸ் 1900 க்குப் பிறகு முன்மொழிந்தார், மேலும் 1928 ஆம் ஆண்டில் ஜெர்மனியின் அர்னால்ட் சோமர்ஃபெல்ட் அவர்களால் சுத்திகரிக்கப்பட்டது. சோமர்ஃபெல்ட் குவாண்டம்-மெக்கானிக்கல் கருத்துக்களை அறிமுகப்படுத்தினார், குறிப்பாக பவுலி விலக்கு கொள்கை. சோடியம் போன்ற எளிய உலோகங்களின் சில பண்புகளுக்கு (எ.கா., கடத்துத்திறன் மற்றும் மின்னணு குறிப்பிட்ட வெப்பம்) இந்த மாதிரி திருப்திகரமான விளக்கத்தை அளித்த போதிலும், அதில் சில கடுமையான குறைபாடுகள் இருந்தன. எடுத்துக்காட்டாக, உலோக அயனிகளுடன் இலவச எலக்ட்ரான்களின் தொடர்புகளை இது கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளவில்லை. சிக்கலான உலோகங்கள் மற்றும் குறைக்கடத்திகளின் நடத்தை விளக்க ஒரு பரந்த அமைப்பு தேவை என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் விரைவில் உணர்ந்தனர். 1930 களின் நடுப்பகுதியில், ஃப்ரீ-எலக்ட்ரான் மாதிரியானது திடப்பொருட்களின் இசைக்குழு கோட்பாட்டால் பெரும்பாலும் முறியடிக்கப்பட்டது.