科学家开发出计算真实材料中近藤效应的方法 — ScienceDaily

加州理工学院和耶鲁大学的研究人员开发了一种方法，能够针对具体的真实材料精确计算近藤效应，而不仅仅是计算其简化模型。正如ScienceDaily报道，该方法考虑了材料真实的原子和电子结构。研究结果发表在《Science》期刊上。

电子的量子相互作用

当单个磁性原子，例如铁原子或锰原子，被嵌入金属中，尤其是铜中时，就会出现近藤效应。当材料被冷却至近藤温度时，其电阻会像普通金属一样先下降，但在达到最低点后又开始上升。

这一现象与磁性杂质电子和金属电子之间的相互作用有关。穿过材料运动的电子会与杂质的自旋相互作用，并在其周围形成一种电子云，从而屏蔽其磁性。由于需要描述大量相互作用的粒子，近藤效应被认为是一个经典的多体量子问题。

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在铜中杂质上的测试

传统方法通常会简化电子结构，仅保留有限的一组轨道进行计算，并采用近似数学模型。新方法将此前用于分子的量子化学精确计算工具，适配于量子材料问题。

作者在嵌入铜中的七种不同过渡金属原子上测试了该方法。对于大多数被研究的元素，计算结果比采用常规模型方法得出的预测最多精确两个数量级。研究人员认为，这一结果可能有助于建立更复杂量子材料的现实计算机模型，特别是高温超导体和量子磁体。