東京——東京都立大學的一位科學家首次應用數(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電子相互作用，并在超低溫下產(chǎn)生預測的殘余熵值。這項工作還預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)物理學家的許多奧秘的第世紀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;人們會認為金屬的電阻率會隨著我們接近絕對零值而下降。然而，當金屬不純時，情況并非如此。隨著溫度降低，電阻率會在再次升高之前達到最小值。在 Jun Kondo 教授之后，這種效應被稱為 Kondo 效應，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，物理學家開始意識到這僅僅是個開始。雜質(zhì)和傳導電子相互作用的方式實際上可能更復雜，特別是當相同的雜質(zhì)可以與多個電子庫相互作用時，即“多通道”近藤效應。Nozières 和 Blandin 在 1980 年的開創(chuàng)性工作展示了雙通道近藤效應如何引起“非費米液體”行為。除其他外，非費米液體與高溫超導性有關。
現(xiàn)在，東京都立大學的 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。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)進行建模，發(fā)現(xiàn)了超低溫下的殘余熵與三通道近藤效應預測的準確值。
重要的是，這項新工作預測了可能會發(fā)現(xiàn)三通道近藤效應的真實材料，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。可以看到效果的真實實驗系統(tǒng)的指標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用提供了空間。
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