香港城市大學(xué)科學(xué)家在全球首次實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到“近藤云”量子現(xiàn)象（Credit: Jeongmin Shim）
（神秘的近藤云地球uux.cn報(bào)道）據(jù)EurekAlert!：數(shù)十年來(lái)，物理學(xué)家一直試圖觀察稱為「近藤云」（Kondo cloud）的香港象量子現(xiàn)象。 一支包括香港城市大學(xué)（香港城大）科學(xué)家在內(nèi)的城市次實(shí)測(cè)重慶包夜外圍（電話微信156-8194-*7106）一二線城市模特空姐網(wǎng)紅學(xué)生上門國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)最近開(kāi)發(fā)了一種新器件，成功測(cè)量近藤云的大學(xué)長(zhǎng)度，甚至可以控制近藤云。科學(xué) 其研究成果可以被視為凝聚態(tài)物理學(xué)范疇的家全一個(gè)里程碑，并且有望為進(jìn)一步了解多重?fù)诫s系統(tǒng)如高溫超導(dǎo)體，球首帶來(lái)新啟示。驗(yàn)觀
香港城大物理學(xué)系助理教授Ivan V. Borzenets博士與德國(guó)、量現(xiàn)日本和韓國(guó)的近藤云科學(xué)家連手，取得上述突破。香港象 相關(guān)研究結(jié)果在最新一期的城市次實(shí)測(cè)重慶包夜外圍（電話微信156-8194-*7106）一二線城市模特空姐網(wǎng)紅學(xué)生上門權(quán)威科學(xué)期刊《自然》上發(fā)表。
什么是大學(xué)近藤云？
近藤效應(yīng)（Kondo effect）是1930年代由科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的一種物理現(xiàn)象。 金屬的科學(xué)電阻會(huì)隨溫度變化，一般隨著溫度下降，家全電阻亦會(huì)下降。 不過(guò)，如果金屬摻有一些磁性雜質(zhì)，結(jié)果則會(huì)相反。 電阻先會(huì)下降，然后當(dāng)溫度低于某個(gè)臨界值，電阻反而會(huì)隨著溫度的進(jìn)一步降低而增加。
日本理論物理學(xué)家近藤淳（Jun Kondo）于五十多年前解開(kāi)了這個(gè)謎團(tuán)，因此該效應(yīng)以他的名字命名。 他解釋，置于金屬內(nèi)的磁性原子（雜質(zhì)原子）具備一種物理特性，稱為自旋（spin）。 但是它不僅會(huì)與另一電子耦合（couple）成為一組具有“向上”和“向下”的自旋對(duì)，還會(huì)與附近一定范圍內(nèi)的所有電子耦合，從而在雜質(zhì)的周圍形成一團(tuán)電子云。 這團(tuán)電子云就是近藤云。 因此，當(dāng)在近藤云上施加電壓時(shí)，電子要么無(wú)法自由移動(dòng)，要么被近藤云所屏蔽，從而導(dǎo)致電阻增加。
近藤云到底有多大？
近藤效應(yīng)的部分基本特性已由實(shí)驗(yàn)闡明，并發(fā)現(xiàn)與近藤溫度（Kondo temperature，意即電阻在低溫下開(kāi)始升高的臨界溫度）相關(guān)。 但是，科學(xué)家仍未真正量度到近藤云的長(zhǎng)度。 理論上，近藤云可以由半導(dǎo)體中的雜質(zhì)延展到幾微米的范圍。
「探測(cè)近藤云的困難，在于需要以高達(dá)萬(wàn)兆赫的高速，去量度近藤效應(yīng)中的自旋關(guān)聯(lián)性，而你無(wú)法凝住時(shí)間來(lái)觀察和測(cè)量單個(gè)電子。 」在這次研究中負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)測(cè)量部分的Borzenets博士解釋。 素來(lái)喜歡進(jìn)行復(fù)雜實(shí)驗(yàn)的他，毅然決定接受這項(xiàng)挑戰(zhàn)。
以特制器件分離單一近藤云
有賴納米技術(shù)的進(jìn)步，研究團(tuán)隊(duì)制作出一個(gè)器件，可以將單個(gè)電子自旋（磁性雜質(zhì)）局限在直徑僅幾百納米、猶如導(dǎo)電微區(qū)（conducting island）一樣的「量子點(diǎn)」（quantum dot）里。 Borzenets博士說(shuō)：「由于量子點(diǎn)非常細(xì)小，因此你可以確實(shí)地知道雜質(zhì)在哪里。 」
而接連著量子點(diǎn)的，是一條一維長(zhǎng)信道。 由于在量子點(diǎn)里的單個(gè)電子只能與信道內(nèi)的電子產(chǎn)生耦合，因而形成近藤云。 他解釋說(shuō)：「這樣我們便成功在雜質(zhì)附近分離出單一近藤云，也可以控制云的大小。 」
這套系統(tǒng)的新穎之處是，研究人員可以在信道內(nèi)，從量子點(diǎn)不同距離的位置上施加電壓，在信道上形成弱的勢(shì)壘或屏障（weak barriers）。 然后研究人員觀察衍生的電子流動(dòng)變化，以及隨著電壓強(qiáng)度和施加位置的變化而產(chǎn)生的近藤效應(yīng)。
秘密藏于起伏幅度
研究人員發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變電壓，無(wú)論勢(shì)壘處于哪個(gè)位置，電導(dǎo)率都會(huì)上升或下降。 而當(dāng)電導(dǎo)出現(xiàn)起伏時(shí)，量度得的近藤溫度也出現(xiàn)起伏。
研究人員繼而把紀(jì)錄所得的近藤溫度起伏幅度，相對(duì)于屏障與雜質(zhì)距離除以近藤云理論長(zhǎng)度值所得的比值數(shù)據(jù)，繪制成圖。 他們發(fā)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)點(diǎn)都符合理論的推算，落在同一條曲線上。 Borzenets博士說(shuō)：「我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了按原先理論所推算的近藤云長(zhǎng)度數(shù)值：長(zhǎng)度是以微米計(jì)。 」
「我們首次通過(guò)直接量度近藤云的長(zhǎng)度，而證明它的存在，我們并找出了近藤云長(zhǎng)度與近藤溫度之間的比例因子（proportionality factor）。 」他總結(jié)道。
對(duì)多重?fù)诫s系統(tǒng)的啟示
研究團(tuán)隊(duì)花了將近三年時(shí)間完成這項(xiàng)研究，計(jì)劃下一步研究控制近藤效應(yīng)狀態(tài)的不同方法。 Borzenets博士說(shuō)：「我們可利用這新器件進(jìn)行許多其他的操控，例如可以同時(shí)使用兩個(gè)雜質(zhì)，看看當(dāng)近藤云重迭時(shí)會(huì)有什么反應(yīng)。 我們希望這些發(fā)現(xiàn)能為理解多重?fù)诫s系統(tǒng)，例如近藤晶格、自旋玻璃和高溫超導(dǎo)體帶來(lái)啟示。 」
Borzenets博士、來(lái)自韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院（Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST）的Sim Heung-Sun教授和日本理化學(xué)研究所創(chuàng)發(fā)物性科學(xué)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(shí)是第一作者，另一位共同第一作者是來(lái)自KAIST的Shim Jeongmin博士。 其他共同作者包括東京大學(xué)的Jason Chen C. H.，波鴻魯爾大學(xué)（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(xiàng)研究獲得香港城大、香港研究資助局、日本科學(xué)研究費(fèi)助成事業(yè)（科研費(fèi)） 、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)以及韓國(guó)國(guó)家研究基金會(huì)的資助。