Modello dell'effetto Kondo sul ferrimagnetismo minimo e trova la soppressione della conduttività. Credito:Università metropolitana di Osaka
La maggior parte delle persone non è consapevole delle forze magnetiche nella vita di tutti i giorni, ma fa continuamente affidamento su di esse nei motori elettrici, nei dischi rigidi e nei sensori elettrici. Nella corsa allo sviluppo di componenti elettronici più piccoli, è necessario comprendere i meccanismi quantistici di questi componenti. Nel loro nuovo articolo, il dottor Yunori Nishikawa della Scuola di specializzazione in scienze della Metropolitan University di Osaka e Masashi Tokuda dell'Università di Osaka hanno modellato matematicamente l'effetto Kondo di diffusione degli elettroni nelle sostanze ferrimagnetiche.
Nei modelli più semplici di conducibilità, gli elettroni fluiscono liberamente attraverso il metallo, ma le cose sono più complicate su scala quantistica:le impurità magnetiche possono disperdere alcuni elettroni, un fenomeno noto come effetto Kondo. "L'effetto Kondo è uno dei concetti chiave per comprendere i sistemi di elettroni fortemente correlati, come il magnetismo nei materiali delle terre rare ei superconduttori ad alta temperatura", ha spiegato il dott. Nishikawa. La conducibilità elettrica cambia in base alle proprietà magnetiche, che cambiano in relazione alla temperatura, rendendo molto complessa la relazione tra tutti e tre i fattori. I recenti progressi nella nanotecnologia hanno reso possibile la fabbricazione di sistemi magnetici artificiali utilizzando punti quantici, consentendo di esplorare l'effetto Kondo e le interazioni magnetiche.
La scoperta del ferrimagnetismo nel 1948 conferì a Louis Néel il Premio Nobel per la Fisica nel 1970. Se immagini i momenti magnetici in un oggetto come piccole frecce direzionali di forza magnetica, nei magneti in puro ferro tutte le frecce puntano nella stessa direzione. Nei ferrimagneti, invece, i momenti magnetici puntano in direzioni opposte, ma in modo sbilanciato. L'effetto Kondo sul ferrimagnetismo non è stato studiato.
Per convincere questi effetti elusivi i fisici devono essere creativi con la loro configurazione teorica, perché cercare di modellarli richiede una grande potenza di calcolo. I ricercatori hanno utilizzato un nuovo reticolo a forma di T di quattro punti quantici collegati a due serbatoi di elettroni per indurre una corrente. Sebbene coppie di punti quantici, o quartetti, siano state utilizzate in precedenza per modellare i fenomeni quantistici, la disposizione a forma di T era nuova e consentiva l'emergere del ferrimagnetismo.
Ciò ha permesso ai ricercatori di modellare il ferrimagnetismo sull'array di punti quantici a forma di T in relazione ai cambiamenti di temperatura, portando l'effetto Kondo in linea con il ferrimagnetismo. "A causa della configurazione geometrica simmetrica del sistema, ci aspettavamo di passare dallo stato ferrimagnetico minimo allo stato di Kondo senza passare attraverso altri stati quantistici entangled, amplificando la conduttività elettrica come al solito", ha detto Tokuda. "Tuttavia, siamo rimasti molto sorpresi di scoprire che è stato soppresso, contrariamente alle mie aspettative iniziali". Predicendo l'interazione dell'effetto Kondo e del ferrimagnetismo minimo, questa ricerca presenta un'ipotesi controintuitiva per i test sperimentali.
L'articolo è stato pubblicato su Physical Review B . + Esplora ulteriormente
