Решётки Кондо
Решётки Ко́ндо [плотные (концентрированные) Кондо-системы], периодические решётки локализованных спинов, где взаимодействие с электронами проводимости приводит к экранированию магнитных моментов и аномалиям электронных свойств. Как и в однопримесном эффекте Кондо, их причиной является инфракрасная катастрофа, впервые обнаруженная Кондо Дзюном. Многие редкоземельные и актинидные соединения и сплавы с необычными свойствами (в частности, с большими значениями коэффициента электронной теплоёмкости ) классифицируются как концентрированные Кондо-системы, или решётки Кондо, т. к. образование низкотемпературного кондовского состояния даёт наиболее естественное объяснение их свойств. Для большинства этих соединений имеется логарифмический по температуре вклад в сопротивление при высоких температурах, присущий Кондо-системам, но основное состояние является металлическим: сопротивление при низких температурах пропорционально . Однако известны примеры и непроводящих (изоляторных) решёток Кондо. В частности, модель изоляторной решётки Кондо используется для узкощелевых полупроводников с промежуточной валентностью , . Образование непроводящего состояния Кондо может быть описано в терминах когерентного рассеяния Кондо, когда узкий пик резонанса Абрикосова – Сула трансформируется в узкую многоэлектронную щель. Помимо температуры Кондо , описывающей масштаб кондовских аномалий, иногда вводят второй энергетический масштаб – температуру когерентности , которая соответствует переходу к когерентному кондовскому рассеянию различными узлами решётки. Она обычно мала по сравнению с .
Ранее считалось, что конкуренция межузельного РККИ-обменного взаимодействия и эффекта Кондо должна привести к формированию или обычного магнитного упорядочения с большими атомными магнитными моментами (как в чистых редкоземельных металлах), или немагнитного состояния Кондо с подавленными магнитными моментами. Однако дальнейшие экспериментальные исследования продемонстрировали, что в решётках Кондо широко распространены магнитное упорядочение и/или развитые спиновые флуктуации. Особенно часто встречается антиферромагнитное упорядочение, хотя нередко и ферромагнитное. При этом характерно малое значение магнитной энтропии в точке упорядочения по сравнению с обычными магнетиками с локализованными моментами. Это явление связано с подавлением магнитной теплоёмкости вследствие эффекта Кондо (экранирования магнитных моментов): лишь малая часть изменения энтропии связана с дальним магнитным порядком. Упорядоченный магнитный момент µs мал по сравнению с высокотемпературным моментом µeff, найденным из постоянной Кюри. Последний имеет, как правило, нормальное значение, которое близко к соответствующему значению для редкоземельного иона. Парамагнитная точка Кюри , как правило, отрицательна (даже для ферромагнетиков) и превышает заметно по абсолютной величине температуру магнитного упорядочения. Такое поведение обязано большому одноузельному кондовскому вкладу в восприимчивость (( = 0) ∼ 1/K), который доминирует над межузельными обменными взаимодействиями.
Среди систем, которые обычно рассматриваются как решётки Кондо, наиболее экзотические свойства характерны для 4- и 5-соединений с тяжёлыми фермионами. Они представляют собой нетривиальный пример сильно коррелированных систем, где реализуются экзотические состояния вещества, обладающие гигантскими значениями эффективной электронной массы, что наиболее ярко проявляется в огромном значении коэффициента электронной теплоёмкости (условная граница – более 400 мДж/моль·K2). Кроме того, наблюдаются большие парамагнитная восприимчивость при низких температурах и коэффициент при 2-члене в выражении для сопротивления, иногда сверхпроводимость с необычным поведением энергетической щели. Типичная особенность магнетиков с тяжёлыми фермионами – высокая чувствительность магнитного момента к внешним параметрам, таким как давление и легирование малым количеством примесей. Ряд систем с тяжёлыми фермионами претерпевают метамагнитные переходы в слабых магнитных полях с резким увеличением магнитного момента.
В 1990-е гг. был открыт ещё одни класс -электронных систем: для ряда соединений и сплавов на основе церия и урана было обнаружено неферми-жидкостное поведение. Оно проявляется в необычных температурных зависимостях электронной теплоёмкости вида или 1-λ с малыми показателями , аномальном степенном поведении магнитной восприимчивости -ζ (ζ < 1) и сопротивления μ ( < 2 ) и т. д. Часто неферми-жидкостное поведение возникает на границе магнитного упорядочения (квантового фазового перехода), хотя обсуждаются и другие его механизмы.