Infinite Layer LaNiO$_2$：Ni(1+)不等同于 Cu(2+)

LaNiO$_2$ 中的 Ni 离子具有与 CaCuO$_2$ 中 Cu 相同的形式离子构型 $3d^9$，但据报道其为非磁性且可能为金属性，而 CaCuO$_2$ 为磁性绝缘体。从 ab initio 计算，我们将其独特行为归因于：(1)由于 $3d-2p$ 混合导致的能级分离增大（$\epsilon_d - \epsilon_p$）至少增加 2 eV；(2)重要的 Ni $3d(3z^2-r^2)$ 与 La $5d(3z^2-r^2)$ 态的混合，导致 La $5d$ 特征的费米面薄片对 Ni 3d 带进行空穴掺杂。LaNO$_2$ 中的关联效应似乎不大。然而，对 Ni 原位的 intraatomic 斥力进行人为增加（使用 LDA+U 方法）后，发现会导致一种新型相关态：(i)过渡金属 $d(x^2-y^2)$ 和 $d(3z^2-r^2)$ 态依次发生 Mott 相变；(ii)它们的磁矩呈反平行，理想情况下导致一个“单极”离子，其中有两个极化轨道；(iii)上 Hubbard $3d(3z^2-r^2)$ 带与 La $5d(xy)$ 态的混合，使得费米能级附近的带中仍含有相当比例的过渡金属 3d 特征。尽管实际电荷变化不大，但在 U 值较大时，磁构型更表明 Ni 呈现 $2+$ 价。