Kondo-effekten: Utsikter for anvendelser innen kvanteteknologi

Forskning på Kondo-effekten har ikke bare grunnleggende verdi i teoretisk fysikk, men åpner også for muligheter for praktiske anvendelser innen kvanteteknologi. Dette er en tydelig demonstrasjon av viktigheten av grunnleggende vitenskap, og anerkjenner samtidig bidragene fra vietnamesiske forskere.

Skjematisk diagram av den trekanals ladede Kondo-kretsen i artikkelen «Thermoelectric conduction in three-channel charge Kondo circuits», publisert i tidsskriftet Physical Review Letters i 2020 (Physical Review Letters 125, 026801 (2020)). (Foto: TL)

Kondo-effekten er et særegent fysisk fenomen som observeres i metaller dopet med magnetiske atomer. I motsetning til den vanlige oppførselen til rene metaller, hvor den elektriske resistiviteten avtar med synkende temperatur, øker den elektriske resistiviteten med synkende temperatur i systemer som inneholder magnetiske urenheter.

Årsaken til dette fenomenet skyldes den magnetiske interaksjonen mellom spinnet til ledningselektronene og spinnet til urenhetssentrene. Selv om denne effekten ble oppdaget eksperimentelt siden 1934, var det ikke før i 1964 at den japanske fysikeren Jun Kondo ga en overbevisende teoretisk forklaring på fenomenet ovenfor, som effekten er oppkalt etter ham fra.

Kondo-effekten av elektrisk ladning ble først foreslått i teoretiske modeller av Flensberg, Matveev og Furusaki i perioden 1993–1995. I Vietnam ble teoretisk forskning på denne effekten utført av Dr. Nguyen Thi Kim Thanh, Institutt for fysikk (Vietnam Academy of Science and Technology) i samarbeid med professor Mikhail Kiselev, Abdus Salam International Center for Theoretical Physics.

Et stort eksperimentelt gjennombrudd skjedde i 2015, da forskergruppen til professor Frédéric Pierre ved Universitetet i Paris-Saclay lyktes i å etablere eksperimentell bekreftelse av ladnings-Kondo-effekten. Denne bragden befestet ikke bare det teoretiske grunnlaget, men åpnet også veien for å studere mer komplekse varianter som flerkanals-Kondo-effekten, hvor en kvantisert frihetsgrad (spinn eller ladning) samtidig er assosiert med flere uavhengige elektroder.

I 2017, på den internasjonale konferansen «Nanofysikk: fra grunnleggende til anvendelser - returen» som ble holdt i Quy Nhon, Vietnam, fikk Dr. Nguyen Thi Kim Thanh muligheten til å møte og diskutere direkte med professor Frédéric Pierre, som presenterte de nyeste resultatene knyttet til Kondo-effekten med tre kanaler – et svært komplekst fenomen innen faststoffysikk. På den tiden hadde teoretiske modeller for tokanalstilfellet blitt publisert, og Dr. Kim Thanh uttrykte spesiell interesse for å utvikle en teoretisk modell for trekanalstilfellet.

Forskningssamarbeidet har blitt materialisert i det vitenskapelige arbeidet med tittelen «Termoelektrisk ledning i trekanals ladede Kondo-kretser», publisert i tidsskriftet Physical Review Letters (nr. 125, side 026801, år 2020). Artikkelen er en del av forskningsemnet «Ikke-likevektselektronledning gjennom kvantepunktsystemer i Kondo-regimet» (kode 103.01-2020.05) finansiert av Nafosted Foundation, og bidrar til å utdype forståelsen av kvanteledning og sterke korrelasjonseffekter i nanoskalasystemer.

Ifølge forskere er Kondo-effekten viktig innen fysikkforskning. Kondo-effekten har alltid vært interessant fordi den gir ledetråder til å studere de elektroniske egenskapene til mange materialer der samspillet mellom elektroner er spesielt sterkt. I tillegg bekrefter og utvikler den teoretiske studien av Kondo-problemer viktige forskningsmetoder for å løse andre flerpartikkelproblemer.

Forskningsarbeidet har ikke bare grunnleggende verdi innen teoretisk fysikk, men åpner også muligheter for praktiske anvendelser innen kvanteteknologi. Det er en tydelig demonstrasjon av viktigheten av grunnleggende vitenskap, og anerkjenner samtidig de fremragende bidragene fra vietnamesiske forskere innen moderne fysikk.

Vitenskaps- og teknologiministeren har tildelt Ta Quang Buu-prisen (hovedprisen) for 2024 til Dr. Nguyen Thi Kim Thanh, Institutt for fysikk – Vietnams vitenskaps- og teknologiakademi, som er hovedforfatter av det utmerkede vitenskapelige arbeidet TKT Nguyen og MN Kiselev, 2020. Thermoelectric Transport in a Three-Channel Charge Kondo Circuit. Physical Review Letters, 125, 026801.

BICH LIEN

Kilde: https://nhandan.vn/hieu-ung-kondo-trien-vong-ung-dung-cho-cong-nghe-luong-tu-post925883.html