A maioria das pessoas não está ciente das forças magnéticas em suas vidas cotidianas, mas continuamente confia nelas em motores elétricos, discos rígidos e sensores elétricos. Na corrida para desenvolver componentes eletrônicos menores, os mecanismos quânticos desses componentes precisam ser entendidos. Em seu novo artigo, o Dr. Yunori Nishikawa da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade Metropolitana de Osaka e Masashi Tokuda da Universidade de Osaka modelaram matematicamente o efeito Kondo de espalhamento de elétrons em substâncias ferrimagnéticas.
Nos modelos mais simples de condutividade, os elétrons fluem livremente através do metal, mas as coisas são mais complicadas na escala quântica:impurezas magnéticas podem espalhar alguns elétrons – um fenômeno conhecido como efeito Kondo. "O efeito Kondo é um dos conceitos-chave na compreensão de sistemas de elétrons fortemente correlacionados, como o magnetismo em materiais de terras raras e supercondutores de alta temperatura", explicou o Dr. Nishikawa. A condutividade elétrica muda com base nas propriedades magnéticas, que mudam em relação à temperatura, tornando muito complexa a relação entre os três fatores. Avanços recentes na nanotecnologia possibilitaram a fabricação de sistemas magnéticos artificiais usando pontos quânticos, permitindo explorar o efeito Kondo e as interações magnéticas.

A descoberta do ferrimagnetismo em 1948 concedeu a Louis Néel o Prêmio Nobel de Física de 1970. Se você imaginar os momentos magnéticos em um objeto como pequenas setas direcionais de força magnética, em ímãs de ferro puro todas as setas apontam na mesma direção. Em ferrimagnets, por outro lado, os momentos magnéticos apontam em direções opostas, mas de forma desequilibrada. O efeito Kondo sobre o ferrimagnetismo não havia sido investigado.

Provocar esses efeitos indescritíveis exige que os físicos sejam criativos com sua configuração teórica, porque tentar modelá-los requer uma grande quantidade de poder computacional. Os pesquisadores usaram uma nova rede em forma de T de quatro pontos quânticos conectados a dois reservatórios de elétrons para induzir uma corrente. Embora pares de pontos quânticos, ou quartetos, tenham sido usados ​​para modelar fenômenos quânticos antes, o arranjo em forma de T era novo e permitiu o surgimento do ferrimagnetismo.

Isso permitiu que os pesquisadores modelassem o ferrimagnetismo na matriz de pontos quânticos em forma de T em relação às mudanças de temperatura, alinhando o efeito Kondo com o ferrimagnetismo. “Devido à configuração geométrica simétrica do sistema, esperávamos ir do estado ferrimagnético mínimo para o estado de Kondo sem passar por outros estados quânticos emaranhados, amplificando a condutividade elétrica como de costume”, disse Tokuda. "No entanto, ficamos muito surpresos ao descobrir que foi suprimido, ao contrário da minha expectativa inicial." Ao prever a interação do efeito Kondo e ferrimagnetismo mínimo, esta pesquisa apresenta uma hipótese contra-intuitiva para testes experimentais.

O artigo foi publicado na Revisão Física B . + Explorar mais

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