Физики точнее смоделировали эффект Кондо в металлах — ScienceAlert
Исследователи из Калифорнийского технологического института и Йельского университета в США разработали метод, позволяющий с высокой точностью вычислять эффект Кондо в реальном материале на основе фундаментальных законов физики. Результаты работы опубликованы в журнале Science, сообщает ScienceAlert.
Что такое эффект Кондо
Обычно при охлаждении металла его электрическое сопротивление снижается, поскольку электроны могут двигаться свободнее. Однако присутствие магнитных атомов-примесей меняет эту зависимость: ниже определенной температуры, известной как температура Кондо, сопротивление снова начинает расти.
Этот эффект возникает из-за взаимодействия электронов, движущихся в металле, с электронами магнитной примеси. Электроны накапливаются вокруг примеси, экранируют ее магнетизм и одновременно препятствуют прохождению электрического тока. Физик Калифорнийского технологического института Гарнет Чан отметил, что именно такое взаимодействие является характерным признаком эффекта Кондо.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Расчеты из первых принципов
Точное моделирование этого процесса затруднено из-за так называемой многочастичной задачи: в сверхмалых масштабах одновременно взаимодействуют температура, спины электронов и магнетизм. Ранее исследователи полагались на лабораторные измерения и упрощенные модели для оценки эффекта.
Новая методика использует подход ab initio, то есть расчеты из первых принципов. Авторы заимствовали из химии методы, которые позволили более подробно описать один магнитный атом как более сложную молекулярную систему, а затем многократно применяли квантово-физические расчеты с математическими сокращениями.
Точность и дальнейшие исследования
Сравнение расчетов с лабораторными измерениями подтвердило точность метода. В некоторых случаях он был в 100 раз точнее существующих упрощенных моделей. На первом этапе команда исследовала простейшие сочетания металлов и магнитных атомов. В дальнейшем этот подход может помочь в изучении более сложных квантовых материалов, в частности высокотемпературных сверхпроводников и квантовых магнитов.
