Науковці створили метод розрахунку ефекту Кондо в реальних матеріалах — ScienceDaily

Дослідники Каліфорнійського технологічного інституту та Єльського університету розробили метод, який дає змогу точно обчислювати ефект Кондо для конкретних реальних матеріалів, а не лише для їхніх спрощених моделей. Як повідомляє ScienceDaily, підхід враховує справжню атомну й електронну структуру матеріалу. Результати роботи опублікували в журналі Science.

Квантова взаємодія електронів

Ефект Кондо виникає, коли в метал, зокрема мідь, вбудовано поодинокий магнітний атом — наприклад атом заліза або мангану. За охолодження матеріалу до температури Кондо його електричний опір спочатку зменшується, як у звичайному металі, але після досягнення мінімуму починає знову зростати.

Це явище пов’язане з взаємодією електронів магнітної домішки та електронів металу. Електрони, що рухаються крізь матеріал, взаємодіють зі спіном домішки й утворюють навколо неї своєрідну електронну хмару, яка екранує її магнетизм. Через необхідність описувати велику кількість частинок, що взаємодіють, ефект Кондо вважають класичною багаточастинковою квантовою проблемою.

Більше актуальних новин читайте у Telegram-каналі UA.News.

Перевірка на домішках у міді

Традиційні методи зазвичай спрощують електронну структуру, залишаючи для розрахунку лише обмежений набір орбіталей і застосовуючи наближені математичні моделі. Нова методика адаптує точні обчислювальні інструменти квантової хімії, які раніше використовували для молекул, до задач квантових матеріалів.

Автори випробували метод на семи різних атомах перехідних металів, вбудованих у мідь. Для більшості досліджених елементів розрахунки виявилися до двох порядків точнішими за прогнози, отримані звичайними модельними підходами. Науковці вважають, що цей результат може допомогти створювати реалістичні комп’ютерні моделі складніших квантових матеріалів, зокрема високотемпературних надпровідників і квантових магнетиків.