科学家半世纪以来首次观测「近藤云」量子现象
香港城市大学(城大)物理学者在全球首次直接测量「近藤云」中扮演重要角色,该理论提出逾五十年来首次得到证实。
物理学系助理教授Ivan Valerievich Borzenets博士参与的国际研究团队,首次透过实验成功观测到近藤云。这个理论在半世纪前已提出,至今才被观察到。
Borzenets博士表示,这项凝聚态物理学的突破,有助深入了解多重掺杂系统如高温超导体。高温超导体可应用于储能系统、医疗设备等范畴。
近藤云指产生近藤效应的磁性杂质范围。Borzenets博士及其团队进行的实验证明,近藤云的大小或长度与近藤温度有数学上的关系。
逾55年前,日本理论物理学家近藤淳博士首次提出该理论;如今理论获得观测确认,是相关研究领域的重要里程碑。
Borzenets博士解释:「近藤温度是近藤效应开始起作用的临界温度。」金属的电阻会随温度下降而降低。不过,如果金属掺有磁性杂质,则电阻先会下降;当温度低于某个临界值,电阻反而随着温度的进一步降低而增加。观测近藤云的原理示意图(图片设计┱Shim Jeong-min博士)Borzenets博士说:「我们希望这个发现能为理解多重掺杂系统,例如近藤晶格、自旋玻璃和高温超导体带来启示。」相关研究结果在最新一期权威科学期刊《自然》上发表,题为「近藤筛选云的观察」,他是论文的第一作者。
研究团队特别开发了一个新器件,在三年之中反复实验,测得以微米计算的近藤云长度。磁性杂质被关在直径仅几百纳米、犹如「导电微区」的量子点里。近藤云被局限在一条一维长通道(干涉仪)中,研究团队对云作出操控,可检测和控制其长度。
要分离与操控单一磁性杂质及单一近藤云实非易事,如今借助该国际研究团队制作的器件和量子力学的应用,终于成功。
除了Borzenets博士,参与这项研究计划的研究人员包括:韩国科学技术院Shim Jeong-min博士与Sim Heung-Sun教授、东京大学Jason CH Chen博士、德国波鸿鲁尔大学Arne Ludwig博士与Andreas D. Wieck教授、日本理化学研究所创发物性科学研究中心樽茶清悟教授与山本伦久博士。