香港城市大學科學家在全球首次實驗觀測到“近藤云”量子現象
發表于 2025-12-12 03:38:56
來源：
骨軟筋酥網
香港城市大學科學家在全球首次實驗觀測到“近藤云”量子現象（Credit: Jeongmin Shim）
（神秘的近藤云地球uux.cn報道）據EurekAlert!：數十年來，物理學家一直試圖觀察稱為「近藤云」（Kondo cloud）的香港象量子現象。 一支包括香港城市大學（香港城大）科學家在內的城市次實測貴陽外圍（高端外圍）外圍預約【電話微信1662+044-1662】提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達國際研究團隊最近開發了一種新器件，成功測量近藤云的大學長度，甚至可以控制近藤云。科學 其研究成果可以被視為凝聚態物理學范疇的家全一個里程碑，并且有望為進一步了解多重摻雜系統如高溫超導體，球首帶來新啟示。驗觀
香港城大物理學系助理教授Ivan V. Borzenets博士與德國、量現日本和韓國的近藤云科學家連手，取得上述突破。香港象 相關研究結果在最新一期的城市次實測貴陽外圍（高端外圍）外圍預約【電話微信1662+044-1662】提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達權威科學期刊《自然》上發表。
什么是大學近藤云？
近藤效應（Kondo effect）是1930年代由科學家發現的一種物理現象。 金屬的科學電阻會隨溫度變化，一般隨著溫度下降，家全電阻亦會下降。 不過，如果金屬摻有一些磁性雜質，結果則會相反。 電阻先會下降，然后當溫度低于某個臨界值，電阻反而會隨著溫度的進一步降低而增加。
日本理論物理學家近藤淳（Jun Kondo）于五十多年前解開了這個謎團，因此該效應以他的名字命名。 他解釋，置于金屬內的磁性原子（雜質原子）具備一種物理特性，稱為自旋（spin）。 但是它不僅會與另一電子耦合（couple）成為一組具有“向上”和“向下”的自旋對，還會與附近一定范圍內的所有電子耦合，從而在雜質的周圍形成一團電子云。 這團電子云就是近藤云。 因此，當在近藤云上施加電壓時，電子要么無法自由移動，要么被近藤云所屏蔽，從而導致電阻增加。
近藤云到底有多大？
近藤效應的部分基本特性已由實驗闡明，并發現與近藤溫度（Kondo temperature，意即電阻在低溫下開始升高的臨界溫度）相關。 但是，科學家仍未真正量度到近藤云的長度。 理論上，近藤云可以由半導體中的雜質延展到幾微米的范圍。
「探測近藤云的困難，在于需要以高達萬兆赫的高速，去量度近藤效應中的自旋關聯性，而你無法凝住時間來觀察和測量單個電子。 」在這次研究中負責實驗測量部分的Borzenets博士解釋。 素來喜歡進行復雜實驗的他，毅然決定接受這項挑戰。
以特制器件分離單一近藤云
有賴納米技術的進步，研究團隊制作出一個器件，可以將單個電子自旋（磁性雜質）局限在直徑僅幾百納米、猶如導電微區（conducting island）一樣的「量子點」（quantum dot）里。 Borzenets博士說：「由于量子點非常細小，因此你可以確實地知道雜質在哪里。 」
而接連著量子點的，是一條一維長信道。 由于在量子點里的單個電子只能與信道內的電子產生耦合，因而形成近藤云。 他解釋說：「這樣我們便成功在雜質附近分離出單一近藤云，也可以控制云的大小。 」
這套系統的新穎之處是，研究人員可以在信道內，從量子點不同距離的位置上施加電壓，在信道上形成弱的勢壘或屏障（weak barriers）。 然后研究人員觀察衍生的電子流動變化，以及隨著電壓強度和施加位置的變化而產生的近藤效應。
秘密藏于起伏幅度
研究人員發現，通過改變電壓，無論勢壘處于哪個位置，電導率都會上升或下降。 而當電導出現起伏時，量度得的近藤溫度也出現起伏。
研究人員繼而把紀錄所得的近藤溫度起伏幅度，相對于屏障與雜質距離除以近藤云理論長度值所得的比值數據，繪制成圖。 他們發現所有數據點都符合理論的推算，落在同一條曲線上。 Borzenets博士說：「我們通過實驗證實了按原先理論所推算的近藤云長度數值：長度是以微米計。 」
「我們首次通過直接量度近藤云的長度，而證明它的存在，我們并找出了近藤云長度與近藤溫度之間的比例因子（proportionality factor）。 」他總結道。
對多重摻雜系統的啟示
研究團隊花了將近三年時間完成這項研究，計劃下一步研究控制近藤效應狀態的不同方法。 Borzenets博士說：「我們可利用這新器件進行許多其他的操控，例如可以同時使用兩個雜質，看看當近藤云重迭時會有什么反應。 我們希望這些發現能為理解多重摻雜系統，例如近藤晶格、自旋玻璃和高溫超導體帶來啟示。 」
Borzenets博士、來自韓國科學技術院（Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST）的Sim Heung-Sun教授和日本理化學研究所創發物性科學研究中心（RIKEN Center for Emergent Matter Science, CEMS）的山本倫久博士是論文的共同通訊作者。 Borzenets博士同時是第一作者，另一位共同第一作者是來自KAIST的Shim Jeongmin博士。 其他共同作者包括東京大學的Jason Chen C. H.，波鴻魯爾大學（Rurh-University Bochum）的Andreas D. Wieck教授和Arne Ludwig博士，以及RIKEN CEMS的樽茶清悟教授。
這項研究獲得香港城大、香港研究資助局、日本科學研究費助成事業（科研費） 、日本科學技術振興機構以及韓國國家研究基金會的資助。 |
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