Знаменитый квантовый эффект наконец можно предсказать в реальных материалах
Ученые из Caltech и Yale разработали метод точного расчета эффекта Кондо на основе реальной атомной и электронной структуры материалов, а не упрощенных моделей
Короткое резюме
Группа ученых из Калифорнийского технологического института и Йельского университета разработала новый способ точного расчета эффекта Кондо в конкретных реальных материалах, что ранее было невозможно. Подход позволяет предсказывать поведение таких систем с гораздо большей точностью, чем традиционные упрощенные модели, и опубликован в журнале «Сайенс». Ведущие авторы — Линцин Пэн и Тяньюй Чжу из Йельского университета, старший автор — Гарнет Чан из Калифорнийского технологического института.
Эффект Кондо возникает, когда магнитный атом, например железо или марганец, находится как примесь в металле, например в меди. При охлаждении ниже температуры Кондо электрическое сопротивление металла перестает падать, достигает минимума и затем растет из-за взаимодействия электронов с магнитным моментом примеси. Это классическая задача многих тел, для которой прежде использовали упрощенные модели с небольшим набором орбиталей и приближенной математикой. Новый метод вместо этого опирается на настоящую атомную и электронную структуру материала и адаптирует высокоточные вычислительные инструменты из квантовой химии, представляя магнитные примеси почти как молекулы.
Метод протестировали на семи атомах переходных металлов, встроенных в медь; для большинства элементов расчеты оказались до двух порядков точнее традиционных модельных подходов. По словам авторов, теперь возможно предсказывать свойства некоторых сложных материалов чисто вычислительно, без обращения к эксперименту. Это первый шаг к более сложным явлениям, включая высокотемпературные сверхпроводники и квантовые магниты, а также к вычислительному дизайну материалов с функциями, возникающими из коррелированной физики.
Разработан метод расчета эффекта Кондо для реальных материалов
Подход Калифорнийского технологического института и Йельского университета использует истинную атомную и электронную структуру материала, а не только упрощенные модели
Точность расчетов выросла до двух порядков
На семи переходных металлах в меди метод для большинства элементов оказался до 100 раз точнее традиционных модельных техник
Эффект Кондо проявляется как аномальное сопротивление
Ниже температуры Кондо сопротивление металла с магнитной примесью перестает падать, достигает минимума и затем растет из-за рассеяния электронов
Открывается путь к моделированию сложных квантовых материалов
Метод может помочь в реалистичных компьютерных симуляциях высокотемпературных сверхпроводников, квантовых магнитов и других сильнокоррелированных систем
Текст сгенерирован с использованием ИИ
