Fizycy dokładniej zamodelowali efekt Kondo w metalach — ScienceAlert
Naukowcy z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego i Uniwersytetu Yale w USA opracowali metodę, która pozwala z dużą dokładnością obliczać efekt Kondo w rzeczywistym materiale na podstawie fundamentalnych praw fizyki. Wyniki pracy opublikowano w czasopiśmie Science, informuje ScienceAlert.
Czym jest efekt Kondo
Zwykle podczas chłodzenia metalu jego opór elektryczny maleje, ponieważ elektrony mogą poruszać się swobodniej. Jednak obecność magnetycznych atomów domieszek zmienia tę zależność: poniżej określonej temperatury, znanej jako temperatura Kondo, opór zaczyna ponownie rosnąć.
Efekt ten powstaje w wyniku oddziaływania elektronów poruszających się w metalu z elektronami magnetycznej domieszki. Elektrony gromadzą się wokół domieszki, ekranują jej magnetyzm, a jednocześnie utrudniają przepływ prądu elektrycznego. Fizyk z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego Garnet Chan zauważył, że właśnie takie oddziaływanie jest charakterystyczną cechą efektu Kondo.
Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.
Obliczenia z pierwszych zasad
Dokładne modelowanie tego procesu jest trudne ze względu na tak zwany problem wielu ciał: w bardzo małych skalach jednocześnie oddziałują temperatura, spiny elektronów i magnetyzm. Wcześniej badacze opierali się na pomiarach laboratoryjnych i uproszczonych modelach, aby oszacować ten efekt.
Nowa metodyka wykorzystuje podejście ab initio, czyli obliczenia z pierwszych zasad. Autorzy zapożyczyli z chemii metody, które pozwoliły dokładniej opisać pojedynczy atom magnetyczny jako bardziej złożony układ molekularny, a następnie wielokrotnie stosowali obliczenia z fizyki kwantowej z matematycznymi uproszczeniami.
Dokładność i dalsze badania
Porównanie obliczeń z pomiarami laboratoryjnymi potwierdziło dokładność metody. W niektórych przypadkach była ona 100 razy dokładniejsza niż istniejące uproszczone modele. Na pierwszym etapie zespół badał najprostsze połączenia metali i atomów magnetycznych. W przyszłości to podejście może pomóc w badaniu bardziej złożonych materiałów kwantowych, w tym nadprzewodników wysokotemperaturowych i magnesów kwantowych.
