Эффект Кондо

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. Температуру, при которой наблюдается минимум сопротивления называют температурой Кондо.

История открытия

Зависимость сопротивления золота с небольшой примесью железа от температуры в эксперименте 1936 года

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

Эффект 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

$T_\mathrm{K} = \frac{D}{k_\mathrm{B}} \exp\left(-\frac{D}{2|J|}\right),$

где $D$ — ширина энергетической зоны, $k_\mathrm{B}$ — константа Больцмана, $J$ — обменный интеграл. Зависимость сопротивления от температуры T при этом определяется выражением

$R(T) = R_0(T) + c\left(\frac{J^2}{D}\right)s(s+1)A\left[1 - \frac{2J}{D}\left(\ln\frac{D}{k_\mathrm{B}T}\right)\right],$

где $R_0$ — немагнитный вклад в сопротивление, $c$ — концентрация примесей, $s$ — спин примесей, $A$ — сосредоточенный параметр.^[3][4]

Примечания

1. ↑ Mattis, 2006, pp. 296—297
2. ↑ Кондо эффект — статья из Физической энциклопедии
3. ↑ Mattis, 2006, pp. 298—299
4. ↑ Stöhr,Siegmann, 2006, pp. 635

Литература

1. 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
2. Stöhr, J. and Siegmann, H. C. Magnetism: From Fundamentals to Nanoscale Dynamics. — Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006. — ISBN 978-3540302827</ref>

Ссылки

• 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. Архивировано из первоисточника 15 мая 2012. Проверено 3 августа 2011.
• Leo Kouwenhoven and Leonid Glazman Revival of the Kondo effect  (англ.). arXiv.org. Проверено 3 августа 2011.
• Exotic Kondo effects: Two channel Kondo. Stanford University. Архивировано из первоисточника 15 мая 2012. Проверено 3 августа 2011.