Учёные создали метод расчёта эффекта Кондо в реальных материалах — ScienceDaily

Исследователи из Калифорнийского технологического института и Йельского университета разработали метод, позволяющий точно вычислять эффект Кондо для конкретных реальных материалов, а не только для их упрощённых моделей. Как сообщает ScienceDaily, подход учитывает реальную атомную и электронную структуру материала. Результаты работы опубликованы в журнале Science.

Квантовое взаимодействие электронов

Эффект Кондо возникает, когда в металл, в частности в медь, встроен одиночный магнитный атом — например атом железа или марганца. При охлаждении материала до температуры Кондо его электрическое сопротивление сначала уменьшается, как у обычного металла, но после достижения минимума вновь начинает расти.

Это явление связано с взаимодействием электронов магнитной примеси и электронов металла. Электроны, движущиеся сквозь материал, взаимодействуют со спином примеси и образуют вокруг неё своеобразное электронное облако, которое экранирует её магнетизм. Из-за необходимости описывать большое количество взаимодействующих частиц эффект Кондо считают классической многочастичной квантовой проблемой.

Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.

Проверка на примесях в меди

Традиционные методы обычно упрощают электронную структуру, оставляя для расчёта лишь ограниченный набор орбиталей и применяя приближённые математические модели. Новая методика адаптирует точные вычислительные инструменты квантовой химии, ранее использовавшиеся для молекул, к задачам квантовых материалов.

Авторы испытали метод на семи различных атомах переходных металлов, встроенных в медь. Для большинства исследованных элементов расчёты оказались до двух порядков точнее прогнозов, полученных обычными модельными подходами. Учёные считают, что этот результат может помочь создавать реалистичные компьютерные модели более сложных квантовых материалов, в частности высокотемпературных сверхпроводников и квантовых магнетиков.