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自從1930年以來,實驗上發現某些摻有磁性雜質原子的非磁性金屬(例如,以銅、金、銀等為基,摻入雜質鉻、錳、鐵等的稀固溶體)的電阻-溫度曲線在低溫下出現一個極小值。 按照通常的電阻理論(見固體的導電性),稀固溶體的電阻應隨溫度下降而單調下降,最後趨於由雜質散射決定的剩餘電阻,因此,難以理解上述現象。1964年,近藤淳對這個現象作了正確的解釋,因此人們常把它稱作近藤效應。

1定義

近藤效應,英文:Kondo effect
含有極少量磁性雜質的晶態金屬在低溫下出現電阻極小的現象。

2成因

近藤指出,電阻極小值的出現,是與雜質原子局域磁矩的存在相聯繫的,是磁性雜質離子與傳導電子氣交換耦合作用的結果(見交換作用)。交換耦合作用引起傳導電子被局域磁性原子散射,使磁性原子自旋反向,傳導電子本身也反向;隨後,倒向的磁性原子又作用於該傳導電子,這一多次散射過程相當於對電子運動的障礙,是使電阻增加的原因。近藤證明,在一定條件下,由於自旋倒向交換散射而引起的電阻率是隨溫度下降而變大的;而電子-聲子相互作用引起的電阻率是隨溫度下降而變小的,所以稀磁合金的總電阻在低溫下會出現電阻極小值。這便是近藤效應的物理圖像。實驗事實表明,這個圖像是正確的(見固體的導電性)。

3研究進程及意義

近藤效應是四十多年前,日本科學家首次發現的物理現象。最近德國亞琛理論物理研究所的科學家們在單個磁性分子中實現了近藤效應,把這方面的研究又向前推進了一步,為研究分子輸運提供了可能性。他們的論文發表在5月17日的《Physical Review Letters》雜誌上。
?論文作者之一Walter Hofstetter說:「很多系統中都有近藤效應。但是我們的研究是第一次在單個磁性分子中預言了近藤效應。」Hofstetter和同事們相信這個發現能夠用於研製光譜工具,這些工具可以進行很多量子水平的測量。
近藤最初發現溫度趨近於零開爾文時,原子的電阻將異常的增強。近藤效應是物理學領域中的第一個漸進自由的例子。漸進自由指的是低溫低能條件下,耦合變成非微擾的,而且非常強。
Hofstetter說:「在磁性分子中存在兩種相互影響的磁各項異性效應,其中第一種效應實際上對近藤效應有害。利用基本的方法,我們計算了產生近藤效應所需的溫度。我們發現的新現象是第二種各項異性效應,著名的分子磁體量子隧穿效應,能夠完整地儲存,甚至加強近藤效應。這個過程中另外一個感興趣的現象是其中的電子行為顯示出它們就像是只有兩個自旋態一樣。這個現象很有價值,因為它們的自旋實際上非常高,有些甚至超過了10。但是它們的行為看起來就像是自旋為1/2一樣。」
這個新發現有很多實際應用。它的主要價值是它能提取出分子輸運中的很多信息。
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