Эффект Кондо

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].

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

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

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

${\displaystyle R(T)=R_{0}(T)+c\left({\frac {J^{2}}{D}}\right)s(s+1)A\left[1-{\frac {2J}{D}}\left(\ln {\frac {D}{k_{\mathrm {B} }T}}\right)\right],}$

где ${\displaystyle R_{0}}$ — немагнитный вклад в сопротивление, ${\displaystyle c}$ — концентрация примесей, ${\displaystyle s}$ — спин примесей, ${\displaystyle A}$ — сосредоточенный параметр[3][4].

Пространственные размеры экранирующих облаков электронов с когерентными спинами составляют несколько мкм[5].

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.

• Vijay B. Shenoy. The Kondo Effect (англ.) (недоступная ссылка). 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 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 (неопр.) (недоступная ссылка). Stanford University. Дата обращения: 3 августа 2011. Архивировано 10 октября 2008 года.
• Овчинников Ю. Н., Дюгаев А. М. "Современное состояние проблемы Кондо" // УФН, v. 171, pp. 565–570 (2001)