几十年来，物理学家一直在尽力调查“近藤云”量子现象，包含香港城市大学一科学家在内的一个世界研讨团队，现在开发了一种新式设备，成功地丈量了近藤云的长度，还能够操控它。这一发现能够被视为凝聚态物理学的一个里程碑，并可能为了解高温超导体等多重杂质体系供给更深洞悉。
近藤云是什么？
香港城市大学物理系助理教授Ivan Valerievich Borzenets博士与来自德国、日本和韩国的科学家协作，其研讨成果宣布在《天然》期刊上。近藤效应是20世纪30年代发现的一种物理现象，在金属中，跟着温度的下降，电阻通常会下降。可是，假如金属中有一些磁性杂质，就会呈现相反成果。阻力首要会下降，但当温度低于某一阈值温度时，跟着温度的进一步下降，电阻增大。
（上图所示）近藤云层勘探的示意图。图片：Jeongmin Shim
50多年前，日本理论物理学家近藤俊(Jun Kondo)处理了这个难题，这种效应就是以他的姓名命名：当一个磁性原子（上述杂质）被放入金属内部时，它会有一个自旋。可是，它不是只是与一个电子耦合构成一对自旋向上和向下的电子，而是与其周围某些区域内的一切电子一起耦合，构成环绕杂质的一团电子——这被称为近藤云。当在其上施加电压时，电子不能自在移动或被近藤云屏蔽，导致电阻添加。
近藤云有多大？
近藤效应的一些根本性质现已被试验证明，并被发现与近藤温度（低温下电阻开端上升的阈值温度）有关。可是，对近藤云长度的丈量还没有完成。从理论上讲，近藤云能够从半导体中的杂质扩散到几微米范围内。勘探近藤云的困难在于，丈量近藤效应中的自旋相关性，需求几十吉赫兹的快速勘探。进行这项研讨试验丈量的博泽内茨博士解说说：并且不能冻住时刻来调查和丈量每一个独自的电子。
阻隔设备中的单个近藤云
得益于纳米技术的前进，研讨小组制作了一种设备，能够将不成对的电子自旋（磁性杂质）约束在量子点中，就像直径只要几百纳米的小导电岛相同，因为量子点十分小，能够切当地知道杂质在哪里。与量子点相连的是一维长通道，未成对的电子，被收缩成与这个通道中的电子耦合，在那里构成一个近藤云。
（上图所示）该器材由一个耦合到一维通道的量子点组成，其间三个门别离嵌入到间隔量子点1.4μm、3.6μm和6.1μm的方位，以构成势垒。图片：University of Hong Kong / Nature
这样就能够在单一杂质周围阻隔出一个近藤云，并且也能够操控云的巨细。该体系的别致之处在于，经过在间隔量子点不同间隔通道内的不同点上施加电压，它们沿着通道诱导出“弱势垒”。研讨人员随后调查了电子流量和近藤效应随势垒强度和方位改动而发生的改动。经过改动电压，研讨发现，不论他们把栅门放在哪里，电导率都是起伏不定的。
诀窍在于振动起伏
当电导呈现振动时，测得的近藤温度也呈现振动。当研讨人员制作近藤温度的振动起伏与离杂质势垒间隔除以理论云层长度时发现，正如理论上预期的那样，一切数据点都落在一条曲线上。研讨现已从试验上证明了近藤云微米标准的原始理论成果，初次经过直接丈量近藤云层长度证明了云层的存在，研讨还找出了连挨近藤云层巨细和近藤温度的份额因子。
供给对多个杂质体系的深化了解
研讨团队在这项研讨中花了近三年的时刻，下一步是研讨操控近藤云的不同办法，能够对该设备做许多其他操作。例如，能够一起运用两种杂质，调查它们在云层堆叠时的反响，研讨人员期望这些发现能为了解多个杂质体系供给洞悉，如近藤晶格、自旋玻璃和高改变温度超导体。
（上图所示）将从试验中搜集的数据（绿色、蓝色和紫色点）与理论成果（赤色十字）进行比较，它们在同一条曲线上对齐。图片：City University of Hong Kong / Nature
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