Эффект Кондо

редактировать
Физическое явление, вызванное примесями Кондо эффект: как золото с небольшим количеством примесей железа, вероятно, ведет себя при низких температурах

В физике эффект Кондо описывает рассеяние электронов проводимости в металле из-за магнитных примесей, что приводит к характерному изменению удельного электрического сопротивления с температурой. Эффект был впервые описан Джун Кондо, который применил теорию возмущений третьего порядка к проблеме, чтобы учесть s-d-рассеяние электронов. Модель Кондо предсказывала, что скорость рассеяния электронов проводимости от магнитной примеси должна расходиться при приближении температуры к 0 К. Расширенный до решетки магнитных примесей, эффект Кондо, вероятно, объясняет образование тяжелых фермионов и Изоляторы Кондо в интерметаллических соединениях, особенно те, которые содержат редкоземельные элементы, такие как церий, празеодим и иттербий, и актинидные элементы, такие как уран. Эффект Кондо также наблюдался в системах с квантовыми точками .

Содержание

  • 1 Теория
  • 2 Предпосылки
  • 3 Примеры
  • 4 Ссылки
  • 5 Внешние ссылки

Теория

Зависимость удельного сопротивления ρ { \ displaystyle \ rho}\ rho при температуре T {\ displaystyle T}T, включая эффект Кондо, записывается как

ρ (T) = ρ 0 + a T 2 + см ln ⁡ μ T + b T 5, {\ displaystyle \ rho (T) = \ rho _ {0} + aT ^ {2} + c_ {m} \ ln {\ frac {\ mu} {T} } + bT ^ {5},}\ rho (T) = \ rho _ {0} + aT ^ {2} + c_ {m} \ ln {\ frac {\ mu} {T}} + bT ^ {5},

где ρ 0 {\ displaystyle \ rho _ {0}}\ rho _ {0} - остаточное сопротивление, член a T 2 {\ displaystyle aT ^ {2}}{\ displaystyle aT ^ {2}} показывает вклад свойств ферми-жидкости, а член b T 5 {\ displaystyle bT ^ {5}}{\ displaystyle bT ^ {5}} связан с колебаниями решетки : a {\ displaystyle a}a, b {\ displaystyle b}b , cm {\ displaystyle c_ {m}}c_ {m} и μ {\ displaystyle \ mu}\ mu - константы, не зависящие от температуры. Дзюн Кондо вывел третий член с логарифмической зависимостью от температуры.

Предпосылки

Модель Кондо была получена с использованием теории возмущений, но более поздние методы использовали непертурбативные методы для уточнения его результата. Эти улучшения привели к конечному сопротивлению, но сохранили свойство минимума сопротивления при ненулевой температуре. Один определяет температуру Кондо как шкалу энергии, ограничивающую достоверность результатов Кондо. Примесная модель Андерсона и сопровождающая его Вильсоновская теория перенормировки внесли важный вклад в понимание физики, лежащей в основе проблемы. На основе преобразования Шриффера-Вольфа было показано, что модель Кондо лежит в режиме сильной связи примесной модели Андерсона. Преобразование Шриффера-Вольфа проецирует высокоэнергетические зарядовые возбуждения в модели примеси Андерсона, получая модель Кондо в качестве эффективного гамильтониана.

Схема слабосвязанной высокотемпературной ситуации, в которой магнитные моменты электронов проводимости в металлической матрице проходят мимо магнитного момента примеси со скоростью v F, скорости Ферми, испытывая лишь слабый антиферромагнитный корреляция в окрестности примеси. Напротив, когда температура стремится к нулю, магнитный момент примеси и один момент электрона проводимости очень сильно связываются, образуя полное немагнитное состояние.

Эффект Кондо можно рассматривать как пример асимптотической свободы, т.е. ситуация, когда связь становится непертурбативно сильной при низких температурах и низких энергиях. В проблеме Кондо связь относится к взаимодействию между локализованными магнитными примесями и блуждающими электронами.

Примеры

Расширенный до решетки магнитных примесей, эффект Кондо, вероятно, объясняет образование тяжелых фермионов и изоляторов Кондо в интерметаллических соединениях, особенно те, которые содержат редкоземельные элементы, такие как церий, празеодим и иттербий, и актинидные элементы, такие как уран. В материалах с тяжелыми фермионами непертурбативный рост взаимодействия приводит к квазиэлектронам с массами, в тысячи раз превышающими массу свободного электрона, т.е. электроны резко замедляются из-за взаимодействий. В ряде случаев они действительно являются сверхпроводниками. Считается, что проявление эффекта Кондо необходимо для понимания необычной металлической дельта-фазы плутония.

. Эффект Кондо наблюдался в системах квантовых точек. В таких системах квантовая точка, по крайней мере, с одним неспаренным электроном, ведет себя как магнитная примесь, и когда точка соединяется с металлической зоной проводимости, электроны проводимости могут рассеиваться от точки. Это полностью аналогично более традиционному случаю магнитной примеси в металле.

Гибридизация зонной структуры и плоская топология зон в изоляторах Кондо были отображены в экспериментах по фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением.

В 2012 году Бери и Купер предложили топологическую модель Кондо. Эффект может быть обнаружен с фермионами Майорана, в то время как было показано, что квантовое моделирование с ультрахолодными атомами также может продемонстрировать этот эффект.

В В 2017 году команды из Венского технологического университета и Университета Райса провели эксперименты по разработке новых материалов, сделанных из металлов церия, висмута и палладия в определенных комбинациях, и теоретические работы, экспериментируя с моделями таких структур, соответственно. Результаты экспериментов были опубликованы в декабре 2017 года и вместе с теоретическими работами привели к открытию нового состояния - корреляционно-управляемого полуметалла Вейля. Команда назвала этот новый квантовый материал Вейль-Кондо полуметалл.

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-25 12:39:21
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте