東京——東京都立大學(xué)的一位科學(xué)家首次應(yīng)用數(shù)值方法捕捉了 f 電子系統(tǒng)中稱為三通道近藤效應(yīng)的量子現(xiàn)象的特征。Takashi Hotta 教授展示了鈥 +3 離子周圍的電子如何與傳導(dǎo)電子相互作用，并在超低溫下產(chǎn)生預(yù)測的殘余熵值。這項工作還預(yù)測了可能顯示這種效果的真實材料的種類。
一個在20面對凝聚態(tài)物理學(xué)家的許多奧秘的第世紀(jì)不純金屬的電阻率的情況下，好奇。金屬中的電阻主要是由傳導(dǎo)電子引起的由于熱能而被振動的金屬離子散射。溫度越低，振動越小，效果越弱;人們會認(rèn)為金屬的電阻率會隨著我們接近絕對零值而下降。然而，當(dāng)金屬不純時，情況并非如此。隨著溫度降低，電阻率會在再次升高之前達(dá)到最小值。在 Jun Kondo 教授之后，這種效應(yīng)被稱為 Kondo 效應(yīng)，他意識到這是由于磁性雜質(zhì)通過稱為雜化的過程與傳導(dǎo)電子相互作用。
在 60 年代和 70 年代取得無數(shù)突破后，物理學(xué)家開始意識到這僅僅是個開始。雜質(zhì)和傳導(dǎo)電子相互作用的方式實際上可能更復(fù)雜，特別是當(dāng)相同的雜質(zhì)可以與多個電子庫相互作用時，即“多通道”近藤效應(yīng)。Nozières 和 Blandin 在 1980 年的開創(chuàng)性工作展示了雙通道近藤效應(yīng)如何引起“非費米液體”行為。除其他外，非費米液體與高溫超導(dǎo)性有關(guān)。
現(xiàn)在，東京都立大學(xué)的 Takashi Hotta 教授在立方鈥化合物的數(shù)值模型中研究了三通道近藤效應(yīng)。在鈥 3+ 離子的情況下，它們的最高能量電子在 4f-軌道，許多量子態(tài)的子集，可能被原子周圍的電子對占據(jù)。六個填充較低的能量狀態(tài)，而四個以不同的方式結(jié)合產(chǎn)生所謂的自旋單線態(tài)和自旋三線態(tài);這些在圖中顯示，其中矩形是三重態(tài)，橢圓形是單重態(tài)，不同顏色的圓圈表示四個電子。這些一起創(chuàng)造了一個“spin = 1”雜質(zhì)，然后可以同時與三種不同的傳導(dǎo)電子源雜交。Hotta 教授使用一種稱為數(shù)值重整化群法的算法對該系統(tǒng)進(jìn)行建模，發(fā)現(xiàn)了超低溫下的殘余熵與三通道近藤效應(yīng)預(yù)測的準(zhǔn)確值。
重要的是，這項新工作預(yù)測了可能會發(fā)現(xiàn)三通道近藤效應(yīng)的真實材料，即由 1 份鈥、2 份過渡金屬和 20 份鋁或鋅制成的 1-2-20 種化合物?？梢钥吹叫Ч恼鎸崒嶒炏到y(tǒng)的指標(biāo)有望為尋找奇異的量子基態(tài)帶來新的興奮，并為發(fā)現(xiàn)新型非費米液體及其潛在應(yīng)用提供了空間。
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