Temat: Niemagnetyczny efekt Kondo

Opiekun: Prof. dr hab. Tomasz Cichorek (Oddział Magnetyków)

Kontakt: tel. 71 395 4265, e-mail:

Szereg niskotemperaturowych własności fizycznych typowych metali ulega jakościowej zmianie pod wpływem magnetycznych domieszek. Na przykład, opór elektryczny takich metali jak miedź, złoto lub aluminium monotonicznie maleje z obniżaniem temperatury, osiągając stałe wartości w niskich temperaturach. Niemniej jednak, te same metale zawierające choćby śladową ilość takich magnetycznych domieszek jak Cr, Mn czy Fe wykazują minimum oporu elektrycznego, co jest istotą magnetycznego efektu Kondo. Anomalnie duże prawdopodobieństwo rozpraszania elektronów przewodnictwa na jonach magnetycznych jest skutkiem ich wewnętrznych stopni swobody wynikających z dyskretnych wartości spinu. Należy jednak podkreślić, że warunek niezbędny dla wystąpienia efektu Kondo, a więc istnienie wewnętrznych stopni swobody centrum rozpraszania, spełniają również niemagnetyczne (strukturalne) układy dwupoziomowe oraz  niektóre pierwiastki f elektronowe o niezerowym momencie kwadrupolowym.

Celem pracy jest dostarczenie eksperymentalnego dowodu na istnienie niemagnetycznego efektu Kondo w układach makroskopowych. Materiałem badawczym będą monokryształy związku 4f elektronowego LaPb₃ dotowanego prazeodymem (kwadrupolowy efekt Kondo) i pniktochalkogenidków cyrkonu i hafnu krystalizujących w strukturze typu PbFCl (orbitalny efekt Kondo wynikający ze strukturalnych układów dwupoziomowych). Teoria przewiduje, że własności niemagnetycznego stanu Kondo powinny być jakościowo odmienne od stanu Kondo wynikającego z magnetycznych domieszek. Dotyczy to m.in. logarytmicznej zależności ciepła właściwego od temperatury C/T µ -lnT, obniżonej entropii stanu podstawowego S = ½Rln2 i pierwiastkowej zależności oporu elektrycznego od temperatury r µ T^1/2. Z uwagi na fakt, że powyższe efekty są dobrze widoczne w temperaturach dużo niższych niż 1 K, większość eksperymentów będzie wykonywana w oparciu o chłodziarkę rozcieńczalnikową ³He-⁴He (temperatura bazowa 0.08 K) wyposażoną w magnes nadprzewodzący do 16 T.

Tematyka niemagnetycznego efektu Kondo będzie realizowana w ścisłej współpracy z Instytutem Maxa Plancka Fizyki Chemicznej Ciała Stałego w Dreźnie (Niemcy).