Kondo-Problem

Unter dem sogenannten Kondo-Effekt versteht man das anomale Verhalten des elektrischen Widerstands in Metallen mit magnetischen Störstellen.

1934 konnten Wander Johannes de Haas, Jan Hendrik de Boer und G. J. van de Berg (Physica (Utrecht) 1, 1115 (1934)) ein Minimum des elektrischen Widerstands einer Au-Probe messen, das mit dem ansonsten Phonon-dominierten Verhalten nicht vereinbar war. Jun Kondo konnte 1964 (Resistance Minimum in Dilute Magnetic Alloys, Progress of Theoretical Physics, Vol. 32, Seite 37, 1964) störungstheoretisch zeigen, dass der elektrische Widerstand für tiefe Temperaturen aufgrund magnetischer Störstellen logarithmisch divergiert, da die Leitungselektronen an lokalisierten magnetischen Elektronen gestreut werden. Dieser Effekt ist für die Entstehung eines Widerstandsminimums verantwortlich. Die Temperaturabhängigkeit des elektronischen Widerstandes einschließlich des Kondo-Effekts wird wie folgt geschrieben:

$\rho(T) = \rho_0 + aT^2 + c_m \ln\frac{\mu}{T} + bT^5.$

Dabei ist ρ₀ der Restwiderstand, aT² der Beitrag der Fermi-Flüssigkeit und der Term bT⁵ beschreibt den Widerstandsanteil, der durch die Elektron-Phonon-Wechselwirkung hervorgerufen wird.

Jun Kondo hat die logarithmische Abhängigkeit abgeleitet. Das Zusammenbrechen der Störungstheorie unterhalb der sogenannten Kondotemperatur wird als Kondoproblem bezeichnet und konnte in späteren Ansätzen durch das sogenannte „Poor man's scaling“ von (P. W. Anderson, 1970) gelöst werden, um den endlichen Grenzwert des Widerstands für Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt zu erklären. Der Scaling-Ansatz von Anderson war zunächst eine qualitative Hypothese und wurde erst 1974 von K.G. Wilson durch die Methode der Renormierungsgruppe verifiziert und präzisiert.

Weblinks

• Jun Kondos Webseite - auf Englisch/Japanisch
• Kondo Effekt - 40 Jahre nach der Entdeckung - Sonderausgabe des Journals der Japanische Physikalische Gesellschaft - auf Englisch