Кондо эффект

КОНДО ЭФФЕКТ, аномальная температурная зависимость удельного электрического сопротивления и других электронных свойств сплавов немагнитных металлов (Au, Ag, Cu, Al, Zn, La, Lu и др.) с небольшим количеством магнитных примесей - атомов переходных (Mn, Fe, Сг, Со, V), в том числе редкоземельных (Се, Yb, Tm), металлов. При понижении температуры удельное электрическое сопротивление р таких сплавов сначала убывает по закону, типичному для немагнитных металлов, проходит через минимум вблизи так называемой температуры Кондо (Т_к) и затем возрастает, приближаясь к конечному пределу ρ₀. Эффект назван по имени японского физика Д. Кондо, предложившего его теоретическое описание в 1964 году. Кондо эффект имеет квантовый характер и обусловлен антиферромагнитным обменным взаимодействием электронов проводимости немагнитных металлов с магнитными примесями - атомами с незаполненными d- или f-электронными оболочками, обладающими магнитными моментами.

Вызванное этим взаимодействием рассеяние электронов проводимости на примесных атомах может сопровождаться переворотом спинов электрона и примесного атома и приводить к аномалиям кинетических, термических и магнитных свойств сплавов, например, таким, как отрицательное магнитосопротивление, максимум на температурных зависимостях термоэдс и теплоёмкости. Эти аномалии объясняются тем, что амплитуда обменного рассеяния электронов проводимости на примеси, приводящего к изменению проекции магнитного момента примеси на направление спина электронов, эффективно растёт с понижением температуры. В результате роста эффективного взаимодействия электроны проводимости создают повышенную спиновую плотность вокруг атома примеси и полностью компенсируют её магнитный момент. Вследствие этого при понижении температуры атом примеси теряет магнитный момент, и примесный вклад в электрическое сопротивление приобретает сложную температурную зависимость. Компенсация магнитного момента проявляется в экспериментах; например, при понижении температуры ниже Тк магнитная восприимчивость перестаёт расти и остаётся конечной при Т→0 К.

Экспериментально установлен универсальный характер поведения магнитной примеси в немагнитном металле с температурой Тк, характерной для каждого сплава; Тк изменяется в широком интервале: например, для Zn с примесью Mn Т_к= 1 К, а для Al с примесью Mn Т_к = 500 К.

Кондо эффект является причиной аномальных электрических и магнитных свойств ряда соединений редкоземельных металлов и актинидов, в частности так называемых решёток Кондо и систем с тяжёлыми фермионами.

Лит.: Абрикосов А. А. Основы теории металлов. М., 1987.