• 近藤效應

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    近藤效應

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    在物理學中,近藤效應描述了傳導電子金屬中由于磁性雜質而發生的散射,從而導致特性變化,即電阻率隨溫度的最小值。效應的原因首先由 Jun Kondo 解釋,他應用了 third- 對問題的階微擾理論解釋了 s 軌道傳導電子從位于雜質處的 d 軌道電子的散射(Kondo 模型)。 近藤的計算預測,當溫度接近 0 K 時,散射率和由此產生的電阻率部分應呈對數增加。貝爾實驗室的 Myriam Sarachik 在 1960 年代進行的實驗提供了xxx個證實近藤效應的數據。 擴展到磁性雜質的晶格,近藤效應可能解釋了重費米子和近藤絕緣體在金屬間化合物中的形成,尤其是那些涉及稀土元素(如鈰、鐠和鐿)以及錒系元素(如鈾)的化合物。 在量子點系統中也觀察到了近藤效應。

    理論

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    電阻率 ρ {\\displaystyle \\rho } 對溫度 T {\\displaystyle T} 的依賴性,包括近藤效應

    其中 ρ 0 {\\displaystyle \\rho _{0}} 是殘余電阻率,a T 2 {\\displaystyle aT{2}} 項顯示費米液體特性的貢獻,b T 5 { \\displaystyle bT{5}} 來自晶格振動:a {\\displaystyle a} , b {\\displaystyle b} , c m {\\displaystyle c_{m}} 和 μ {\\displaystyle \\mu } 是與溫度無關的常數。 Jun Kondo 推導出第三項與溫度的對數依賴性和實驗觀察到的濃度依賴性。

    背景

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    Kondo 的解決方案是使用微擾理論得出的,當溫度接近 0 K 時會產生分歧,但后來的方法使用非微擾技術來改進他的結果。 這些改進產生了有限的電阻率,但保留了非零溫度下電阻最小值的特征。 有人將 Kondo 溫度定義為限制 Kondo 結果有效性的能量標度。 安德森雜質模型和伴隨的威爾遜重整化理論對理解該問題的基礎物理學做出了重要貢獻。 基于 Schrieffer-Wolff 變換,表明 Kondo 模型處于 Anderson 雜質模型的強耦合狀態。 Schrieffer-Wolff 變換投射出 Anderson 雜質模型中的高能電荷激發,獲得 Kondo 模型作為有效的哈密頓量。

    近藤效應可以被認為是漸近自由的一個例子,即耦合在低溫和低能量下變得非微擾強的情況。 在 Kondo 問題中,耦合指的是局部磁性雜質與游動電子之間的相互作用。

    例子

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    擴展到磁性離子的晶格,近藤效應可能解釋了金屬間化合物中重費米子和近藤絕緣體的形成,尤其是那些涉及稀土元素(如鈰、鐠和鐿)以及錒系元素(如鈾)的化合物。 在重費米子材料中,相互作用的非微擾增長導致準電子的質量高達自由電子質量的數千倍,即電子被相互作用顯著減慢。 在許多情況下,它們是超導體。 據信,近藤效應的表現對于理解钚的不尋常金屬 δ 相是必要的。

    已在量子點系統中觀察到近藤效應。 在這樣的系統中,具有至少一個不成對電子的量子點表現為磁性雜質,并且當該點耦合到金屬導帶時,傳導電子可以從該點散射。 這完全類似于金屬中磁性雜質的更傳統情況。

    近藤效應

    近藤絕緣體中的能帶結構雜化和平帶拓撲結構已在角分辨光電子能譜實驗中成像。

    2012 年,Beri 和 Cooper 提出了一種可以用馬約拉納費米子發現的拓撲近藤效應,同時已經表明,用超冷原子進行的量子模擬也可以證明這種效應。

    2017 年,維也納科技大學和萊斯大學的團隊分別對以特定組合方式開發由金屬鈰、鉍和鈀制成的新材料進行了實驗,并對此類結構的模型進行了理論工作實驗。 實驗結果于 2017 年 12 月發表,與理論工作一起,導致發現了一種新狀態,一種相關驅動的外爾半金屬。

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    1. 近藤效應
    2. 理論
    3. 背景
    4. 例子

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