"Kondo Cloud" kuantum fenomeni ilk kez gözlemlendi! Yüksek sıcaklık süper iletkenlerinin bir atılımı olabilir
On yıllardır fizikçiler "Kondo bulutu" kuantum fenomenini gözlemlemeye çalışıyorlar. Hong Kong Şehir Üniversitesi'nden bir bilim adamının da dahil olduğu uluslararası bir araştırma ekibi şimdi Kondo bulutunun uzunluğunu başarıyla ölçen yeni bir ekipman türü geliştirdi, hatta Kontrol edebilir. Bu keşif, yoğunlaştırılmış madde fiziğinde bir kilometre taşı olarak kabul edilebilir ve yüksek sıcaklık süperiletkenleri gibi çoklu safsızlık sistemlerinin anlaşılmasına yönelik daha derin bilgiler sağlayabilir.
Kondo Yun nedir?
Hong Kong Şehir Üniversitesi Fizik Bölümü'nde yardımcı doçent olan Dr. Ivan Valerievich Borzenets, Almanya, Japonya ve Güney Kore'den bilim adamlarıyla işbirliği yaptı ve araştırma sonuçları Nature dergisinde yayınlandı. Kondo etkisi 1930'larda keşfedilen fiziksel bir fenomendir.Metallerde sıcaklık düştükçe elektrik direnci genellikle azalır. Bununla birlikte, metalde bazı manyetik safsızlıklar varsa, tersi sonuç ortaya çıkacaktır. Önce direnç azalır, ancak sıcaklık belirli bir eşik sıcaklığının altına düştüğünde sıcaklık daha da düştükçe direnç artar.
(Yukarıda gösterilmiştir) Kondo bulut algılamasının şematik diyagramı. Resim: Jeongmin Shim
50 yıldan fazla bir süre önce, Japon teorik fizikçi Jun Kondo bu sorunu çözdü.Bu etkiye onun adı verilmiştir: Metalin içine bir manyetik atom (yukarıda bahsedilen safsızlık) konulduğunda, bir benliği olacaktır. Çevirmek. Bununla birlikte, sadece yukarı ve aşağı doğru dönüşlere sahip bir çift elektron oluşturmak için bir elektronla eşleşmez, aynı zamanda safsızlıkları çevreleyen bir elektron grubu oluşturmak için etrafındaki belirli alanlardaki tüm elektronlarla birleştirilir - buna Kondo bulutu denir. . Bir voltaj uygulandığında, elektronlar serbestçe hareket edemez veya Kondo bulutu tarafından korunur ve bu da dirençte bir artışa neden olur.
Kondo Yun ne kadar büyük?
Kondo etkisinin bazı temel özellikleri deneysel olarak kanıtlanmış ve Kondo sıcaklığı (direncin düşük sıcaklıklarda yükselmeye başladığı eşik sıcaklık) ile ilişkili olduğu bulunmuştur. Ancak, Kondo bulut uzunluğu ölçümü henüz gerçekleştirilememiştir. Teorik olarak Kondo Yun, yarı iletkenlerdeki safsızlıklardan birkaç mikrona kadar yayılabilir. Kondo bulutunu tespit etmedeki zorluk, Kondo etkisindeki spin korelasyonunu ölçmenin onlarca gigahertz'in hızlı tespitini gerektirmesidir. Bu araştırmanın deneysel ölçümünü yapan Dr. Bozenets, şu açıklamayı yaptı: Ve her bir elektronu gözlemlemek ve ölçmek için zamanı donduramazsınız.
İzolasyon cihazında tek Kondo bulutu
Nanoteknolojideki gelişmeler sayesinde araştırma ekibi, eşleştirilmemiş elektron dönüşlerini (manyetik safsızlıklar) kuantum noktalarında sınırlayabilen bir cihaz yarattı, tıpkı sadece birkaç yüz nanometre çapındaki küçük iletken adalar gibi. Çok küçük, safsızlıkların tam olarak nerede olduğunu bilebilirsiniz. Kuantum noktasına bağlı tek boyutlu uzun bir kanaldır ve eşleşmemiş elektronlar, bu kanaldaki elektronlarla birleşerek orada bir Kondo bulutu oluşturacak şekilde büzülür.
(Yukarıdaki şekilde gösterilmiştir) Cihaz, tek boyutlu bir kanala bağlanmış bir kuantum noktadan oluşur ve potansiyel bir engel oluşturmak için kuantum noktasından sırasıyla 1.4m, 3.6m ve 6.1m mesafede üç kapı gömülüdür. Resim: Hong Kong Üniversitesi / Doğa
Bu şekilde, bir Kondo bulutu tek bir kirlilik etrafında izole edilebilir ve bulutun boyutu da kontrol edilebilir. Bu sistemin yeniliği, kuantum noktalarından farklı mesafelerde kanalın farklı noktalarına voltaj uygulayarak kanal boyunca "zayıf bir bariyer" oluşturmalarıdır. Araştırmacılar daha sonra bariyer gücü ve pozisyonundaki değişikliklerle birlikte elektron akışı ve Kondo etkisindeki değişiklikleri gözlemledi. Voltajı değiştirerek, çalışma çiti nereye koyarlarsa koysun iletkenliğin dalgalandığını buldu.
İşin sırrı salınım genliğinde yatıyor
İletkenlik salındığında, ölçülen Kondo sıcaklığı da salınır. Araştırmacılar, Kondo'nun sıcaklığının salınım genliğini ve kirlilik bariyerinden olan mesafeyi teorik bulut uzunluğuna böldüğünde, teoride beklendiği gibi tüm veri noktalarının tek bir eğri üzerine düştüğünü buldular. Araştırma, Kondo bulut mikrometre ölçeğinin orijinal teorik sonuçlarını deneysel olarak doğruladı.İlk kez, Kondo bulut uzunluğunun doğrudan ölçümü bulutun varlığını kanıtladı.Araştırma ayrıca Kondo bulut boyutu ile Kondo sıcaklığını birbirine bağlayan ölçek faktörünü de buldu.
Çoklu safsızlık sistemlerinin derinlemesine anlaşılmasını sağlayın
Araştırma ekibi bu araştırmada yaklaşık üç yıl geçirdi. Bir sonraki adım, cihaz üzerinde birçok başka işlemi gerçekleştirebilen Kondo Cloud'u kontrol etmenin farklı yöntemlerini incelemektir. Örneğin, bulutlar örtüştüğünde nasıl tepki verdiklerini gözlemlemek için aynı anda iki safsızlık kullanabilirsiniz.Araştırmacılar, bu bulguların Kondo kafes, döner cam ve yüksek geçiş sıcaklığı süperiletkenleri gibi çoklu safsızlık sistemlerinin anlaşılmasına yönelik bilgiler sağlayacağını umuyorlar.
(Yukarıda gösterilmiştir) deneyden toplanan verileri (yeşil, mavi ve mor noktalar) teorik sonuçlarla (kırmızı çarpı) karşılaştırın ve aynı eğri üzerinde hizalanırlar. Resim: Hong Kong Şehir Üniversitesi / Doğa
Brocade | Araştırma / Gönderen: Hong Kong Şehir Üniversitesi
Referans Dergisi "Nature"
DOI: 10.1038 / s41586-020-2058-6
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
Takip edin Bokeyuan Daha fazlasını görün Damei Universe Science
