Language
Country/Area
No result found
Что скрывается за эффектом Кондо: почему одна примесь может повлиять на свойства всего металла?
В мире металлических веществ одна-единственная примесь может обладать неожиданными силами. Это явление можно частично понять с помощью модели примесей Андерсона — теоретического инструмента, используемого для описания магнитных примесей, внедренных в металлы. По мере углубления исследований ученые постепенно поняли, как эти примеси изменяют свойства всего металла, формируя тем самым эффект Кондо.
Основные концепции модели примесей Андерсона
Модель примесей Андерсона была предложена известным физиком Филиппом Уорреном Андерсоном и в основном посвящена описанию магнитных примесей в металлах. Модель содержит несколько ключевых компонентов, включая кинетическую энергию электронов проводимости, двухуровневый член, описывающий энергетические уровни примесей, и смешивающий член, связывающий орбитали электронов проводимости и примесей. В простейшей форме гамильтониан для этой модели можно записать как:
H = Σk,σεkckσ†ckσ + Σσ εσdσ†dσ + U d↑†d↑< /sub>d↓†d↓ + Σk,σVk(dσ< /sub>†ckσ + ckσ†dσ)
В этой модели c — оператор уничтожения электронов проводимости, d — оператор уничтожения примесей, k — волновой вектор электронов проводимости, а σ обозначает спин. Параметры гамильтониана включают кулоновское отталкивание U примеси и силу связи V.
Различные рабочие диапазоны
В зависимости от соотношения между уровнем энергии примеси и уровнем Ферми модель Андерсона образует несколько различных категорий:
<ул>Дальнейшее изучение систем с тяжелыми фермионами позволило ученым использовать периодическую модель Андерсона для описания структуры решетки примеси. Это может помочь понять, как f-орбитальные электроны взаимодействуют друг с другом в системах с тяжелыми ферми при определенных условиях. Его гамильтонова форма:
H = Σk,σεkckσ†ckσ + Σj ,σεffjσ†fjσ + U Σjfj ↑ †fj↑fj↓ †fj↓ + Σj,k,σVjk(eikxjfjσ†ckσ + e< sup>−ikx jckσ†fjσ)
Здесь xj — это информация о положении примеси, и эти сложные взаимодействия показывают, что даже на относительно больших расстояниях f-орбитальные электроны все еще оказывают глубокое влияние друг на друга.
Разработка модели SU(4) Андерсона
Помимо традиционной модели Андерсона, существует множество ее вариантов, например, модель SU(4) Андерсона, которая описывает примеси со спиновой и орбитальной свободой и особенно подходит для систем квантовых точек углеродных нанотрубок. Гамильтониан модели SU(4) выглядит следующим образом:H = Σk,σεkckσ†ckσ + Σi ,σεddiσ†diσ + Σi,σ,i′σ′(U/2)niσni′σ′ + Σi,k,σVk (diσ†ckσ + ckσ†diσ)
В этой модели дальнейшее взаимодействие спинов и орбиталей обеспечивает более глубокое понимание многоэлектронных систем. Заключение
Эффект Кондо показывает нам, что одна примесь в металле может оказать глубокое влияние на общие свойства, тем самым вызывая множество тонких физических явлений. Более того, с помощью различных моделей мы можем глубже понять эти сложные взаимодействия и теоретическую основу, лежащую в их основе. Так сколько же еще удивительных открытий, подобных этому, нам предстоит исследовать в будущем?
