物理学家更精确地模拟了金属中的近藤效应——ScienceAlert

美国加州理工学院和耶鲁大学的研究人员开发出一种方法，可基于物理学基本定律，高精度计算真实材料中的近藤效应。研究结果发表在《Science》期刊上，ScienceAlert报道。

什么是近藤效应

通常，在金属冷却时，其电阻会降低，因为电子能够更自由地移动。然而，磁性杂质原子的存在会改变这种关系：在某一温度以下，即所谓的近藤温度以下，电阻会再次开始上升。

这种效应源于在金属中运动的电子与磁性杂质电子之间的相互作用。电子聚集在杂质周围，屏蔽其磁性，同时阻碍电流通过。加州理工学院物理学家加内特·陈指出，正是这种相互作用是近藤效应的特征。

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从第一性原理进行计算

由于所谓的多体问题，对这一过程进行精确建模十分困难：在极小尺度上，温度、电子自旋和磁性会同时相互作用。此前，研究人员依靠实验室测量和简化模型来估算这一效应。

新方法采用ab initio方法，即从第一性原理进行计算。作者借鉴了化学中的方法，使他们能够将一个磁性原子作为更复杂的分子系统进行更详细的描述，随后结合数学简化反复进行量子物理计算。

准确性与进一步研究

将计算结果与实验室测量进行比较证实了该方法的准确性。在某些情况下，它比现有简化模型精确100倍。在第一阶段，团队研究了金属与磁性原子的最简单组合。未来，这一方法或可帮助研究更复杂的量子材料，尤其是高温超导体和量子磁体。