Квантовый эффект Кондо меняет роль в зависимости от размера спина

Учёные из Университета Осаки экспериментально доказали, что знаменитый квантовый эффект Кондо может как подавлять, так и создавать магнетизм. Всё зависит от размера квантового спина, что открывает новые возможности для проектирования материалов.

Эффект Кондо описывает взаимодействие локализованных спинов с подвижными электронами в материале. Долгое время считалось, что он подавляет магнетизм, «запирая» спины в синглетные состояния. Однако новая работа опровергает эту точку зрения.

Исследователи создали «ожерелье Кондо» — упрощённую модель, состоящую только из взаимодействующих спинов, — на основе гибридного органическо-неорганического материала. Ранее им удалось реализовать систему со спином 1/2. В новом эксперименте они увеличили локализованный спин до 1.

Термодинамические измерения показали, что система со спином 1 перешла в магнитоупорядоченное состояние. Анализ выявил, что взаимодействие Кондо в этом случае создаёт эффективное магнитное взаимодействие, стабилизирующее дальний магнитный порядок.

«Обнаружение квантового принципа, зависящего от размера спина в эффекте Кондо, открывает целую новую область исследований в квантовых материалах», — заявил доцент Хиронори Ямагути.

Таким образом, была обнаружена чёткая граница: для спина 1/2 эффект Кондо всегда формирует локальные синглеты (немагнитное состояние), а для спина 1 и выше — стабилизирует магнитный порядок.

Это открытие даёт новый инструмент для управления квантовыми состояниями и может повлиять на разработку материалов для квантовых вычислений и спинтронных устройств.