Naukowcy stworzyli metodę obliczania efektu Kondo w rzeczywistych materiałach — ScienceDaily
Naukowcy z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego i Uniwersytetu Yale opracowali metodę, która pozwala dokładnie obliczać efekt Kondo dla konkretnych rzeczywistych materiałów, a nie tylko dla ich uproszczonych modeli. Jak podaje ScienceDaily, podejście uwzględnia rzeczywistą strukturę atomową i elektroniczną materiału. Wyniki pracy opublikowano w czasopiśmie Science.
Kwantowe oddziaływanie elektronów
Efekt Kondo powstaje, gdy w metalu, w tym w miedzi, umieszczony jest pojedynczy atom magnetyczny — na przykład atom żelaza lub manganu. Gdy materiał jest schładzany do temperatury Kondo, jego opór elektryczny początkowo maleje, jak w zwykłym metalu, ale po osiągnięciu minimum zaczyna ponownie rosnąć.
Zjawisko to wiąże się z oddziaływaniem elektronów magnetycznej domieszki z elektronami metalu. Elektrony poruszające się przez materiał oddziałują ze spinem domieszki i tworzą wokół niej swoistą chmurę elektronową, która ekranuje jej magnetyzm. Ze względu na konieczność opisania dużej liczby oddziałujących cząstek efekt Kondo jest uważany za klasyczny wielociałowy problem kwantowy.
Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.
Testy na domieszkach w miedzi
Tradycyjne metody zazwyczaj upraszczają strukturę elektronową, pozostawiając do obliczeń jedynie ograniczony zestaw orbitali i stosując przybliżone modele matematyczne. Nowa metodologia dostosowuje precyzyjne narzędzia obliczeniowe chemii kwantowej, wcześniej wykorzystywane dla cząsteczek, do zagadnień materiałów kwantowych.
Autorzy przetestowali metodę na siedmiu różnych atomach metali przejściowych umieszczonych w miedzi. Dla większości badanych pierwiastków obliczenia okazały się nawet o dwa rzędy wielkości dokładniejsze niż prognozy uzyskane za pomocą zwykłych podejść modelowych. Naukowcy uważają, że wynik ten może pomóc w tworzeniu realistycznych modeli komputerowych bardziej złożonych materiałów kwantowych, w tym nadprzewodników wysokotemperaturowych i magnesów kwantowych.
