Model d’electrons lliures de la física de metalls

Model de metalls lliures d’electrons lliures, en física d’estats sòlids, representació d’un sòlid metàl·lic com a contenidor ple d’un gas compost d’electrons lliures (és a dir, responsables d’alta conductivitat elèctrica i tèrmica). Es suposa que els electrons lliures, considerats idèntics als exteriors, o electrodes de valència, són àtoms de metalls lliures, que es mouen independentment els uns dels altres per tot el cristall.

El model d’electrons lliures el va proposar el físic holandès Hendrik A. Lorentz poc després de 1900 i va ser refinat el 1928 per Arnold Sommerfeld, d’Alemanya. Sommerfeld va introduir conceptes mecànics quàntics, sobretot el principi d'exclusió de Pauli. Tot i que el model va proporcionar una explicació satisfactòria per a certes propietats (per exemple, la conductivitat i la calor específica electrònica) de metalls simples com el sodi, presentava algunes deficiències greus. Per exemple, no va tenir en compte la interacció dels electrons lliures amb els ions metàl·lics. Els investigadors aviat van reconèixer que era necessari un sistema més ampli per explicar el comportament de metalls i semiconductors complexos. A mitjans dels anys trenta, el model d'electrons lliures va ser substituït en gran mesura per la teoria de bandes de sòlids.