Эффе́кт Ко́ндо — эффект увеличения электрического сопротивления слаболегированных магнитными примесями немагнитных металлических сплавов при температурах, близких к абсолютному нулю. Назван в честь японского физика Дзюна Кондо (англ. Jun Kondo), давшего явлению теоретическое обоснование. Соответствующую температуру и энергетический масштаб называют температурой Кондо.
История открытия
править
В 1930-х годах Мейснер и Войт наблюдали аномальное увеличение сопротивления чистых золотых образцов при температурах меньше 10 К. В действительности оказалось, что при их изготовлении они были загрязнены небольшим количеством примесей железа[1]. В 1964 году Дзюн Кондо показал, что причиной наблюдаемого явления могут быть взаимодействия между спинами электронов проводимости и спинами примесей[2].
Теория
правитьЭффект наблюдается в металлических сплавах, где концентрация спинов может составлять до нескольких ppm. Это приводит к тому, что собственная энергия спина во взаимодействии является доминирующим фактором. При понижении температуры до единиц кельвинов магнитные взаимодействия между спинами примесей и электронами проводимости начинают влиять на характер рассеяния последних. Подобные взаимодействия локализированных спинов обычно описывают РККИ-обменным взаимодействием. Температура, при которой наблюдается минимум сопротивления, называется температурой Кондо, и она определяется выражением
где — ширина энергетической зоны, — константа Больцмана, — обменный интеграл. Зависимость сопротивления от температуры T при этом определяется выражением
![{\displaystyle R(T)=R_{0}(T)+c\left({\frac {J^{2}}{D}}\right)s(s+1)A\left[1-{\frac {2J}{D}}\left(\ln {\frac {D}{k_{\mathrm {B} }T}}\right)\right],}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ecf81705fd1185a8db9c630742c1cee20d73984a)
где — немагнитный вклад в сопротивление, — концентрация примесей, — спин примесей, — сосредоточенный параметр[3][4].
Пространственные размеры экранирующих облаков электронов с когерентными спинами составляют несколько мкм[5].
Примечания
править- ↑ Mattis, 2006, pp. 296—297.
- ↑ Кондо эффект — статья из Физической энциклопедии
- ↑ Mattis, 2006, pp. 298—299.
- ↑ Stöhr, Siegmann, 2006, pp. 635.
- ↑ Ivan V. Borzenets, Jeongmin Shim, Jason C. H. Chen, Arne Ludwig, Andreas D. Wieck, Seigo Tarucha, H.-S. Sim & Michihisa Yamamoto Observation of the Kondo screening cloud Архивная копия от 23 ноября 2021 на Wayback Machine // Nature, volume 579, pages 210–213(2020)
Литература
править- Mattis, D. C. The theory of magnetism made simple: an introduction to physical concepts and to some useful mathematical methods. — World Scientific, 2006. — 565 p. — ISBN 9789812385796.
- Stöhr, J. and Siegmann, H. C. Magnetism: From Fundamentals to Nanoscale Dynamics. — Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006. — ISBN 978-3540302827.
Ссылки
править- Vijay B. Shenoy. The Kondo Effect (англ.). SERC School on Magnetism and Superconductivity ’06. Indian Institute of Science. Department of Physics. — Презентация со школы по магнетизму и сверхпроводимости в Индийском институте наук. Дата обращения: 3 августа 2011. Архивировано из оригинала 24 октября 2009 года.
- Leo Kouwenhoven and Leonid Glazman. Revival of the Kondo effect (англ.). arXiv.org. Дата обращения: 3 августа 2011.
- Exotic Kondo effects: Two channel Kondo. Stanford University. Дата обращения: 3 августа 2011. Архивировано из оригинала 10 октября 2008 года.
- Овчинников Ю. Н., Дюгаев А. М. "Современное состояние проблемы Кондо" // УФН, v. 171, pp. 565–570 (2001)