Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues vom Kondo-Effekt – Licht erhellt Phänomen der Vielteilchenphysik

01.07.2011
Eines der meistdiskutierten Phänomene der Vielteilchenphysik ist der sogenannte Kondo-Effekt.

Er beschreibt, wie das winzige Magnetfeld, das mit dem Spin eines einzelnen, lokalisierten Elektrons assoziiert ist, durch bewegliche Elektronen der Umgebung abgeschirmt wird.

Eine Vielzahl von Studien im letzten Jahrzehnt untersuchten den Kondo-Effekt in sogenannten Quantenpunkten, also in nanoskalige Halbleiterstrukturen, in denen einzelne Elektronen eingefangen und manipuliert werden können.

Diese Studien beschränkten sich jedoch bisher auf den Einfluss des Kondo-Effekts auf den elektronischen Widerstand eines Quantendots. Ein internationales Forscherteam, dem auch der LMU-Physiker Professor Jan von Delft angehört, untersuchte nun mithilfe resonanter Laserabsorption wie ein Kondo-korrelierter Quantenpunkt auf das plötzliche Ausschalten der für die Kondo-Korrelationen verantwortlichen Wechselwirkung reagiert. (Nature online, 30. Juni 2011)

Die aktuelle Studie eröffnet mittels optischer Messungen eine neue Perspektive. Sie zeigt, dass die den Kondo-Effekt erzeugende Wechselwirkung durch die Absorption eines einzelnen Photons ausgeschaltet werden kann, und liefert einen tiefen Einblick in den anschließenden Zerfall der Kondo-Korrelation. Der Beitrag der Münchner Physiker Markus Hanl, Andreas Weichselbaum und Jan von Delft, die auch dem Exzellenzcluster „Nanosystems Initiative Munich“ (NIM) angehören, besteht in der theoretischen Modellierung des Experiments. Die Studie leitet eine neue Arbeitsrichtung ein, nämlich die Untersuchung von Vielteilchenphänomenen mittels quantenoptischer Methoden.

Das Experiment untersucht die Absorptionslinienform (die Absorptionsrate als Funktion der Frequenz) von Photonen, die von einem Quantendot absorbiert werden. Der Quantendot ist recht stark an die beweglichen Leitungselektronen der Umgebung angekoppelt und so eingestellt, dass ein einziges, im Dot lokalisiertes, Elektron die Absorptionseigenschaften dominiert. Vor Absorption eines Photons zeigt der Quantendot den Kondo-Effekt: Der Spin des lokalisierten Elektrons ist stark mit den Spins der beweglichen Leitungselektronen korreliert, die den lokalisierten Spin abschirmen und so dessen magnetisches Moment reduzieren. Bei der Absorption eines einfallenden Photons wird ein weiteres Elektron von einem tiefer liegenden Energieniveau in das Niveau des ersten Elektrons angeregt. Diese plötzliche Änderung stellt einen Quantenquench dar, der die Austauschwechselwirkung zwischen dem lokalen Elektron und den beweglichen Leitungselektronen ausschaltet. Als Konsequenz verschwinden Kondo-Korrelationen innerhalb einer kurzen Zeit nach dem Quench.

Der Endzustand der beweglichen Leitungselektronen unterscheidet sich somit stark vom Anfangszustand. Ein solcher Unterschied war bereits 1967 von P. W. Anderson beschrieben worden, der dafür den Begriff “Orthogonalitätskatastrophe” prägte. Anderson's Orthogonalitätskatastrophe hinterlässt subtile aber eindeutige Signaturen in der Absorptionslinienform, nämlich ein Potenzgesetzverhalten, dessen Exponent das Ausmaß der Orthogonalität charakterisiert. Im aktuellen Experiment gelang es erstmals, Signaturen dieses Potenzgesetzverhaltens in der gemessenen Linienform nachzuweisen; insbesondere konnte der entsprechende Exponent mittels eines angelegten Magnetfelds verändert werden, in guter Übereinstimmung mit den theoretischen Rechnungen der Münchner Physiker. (NIM)

Publikation:
„Quantum quench of Kondo correlations in optical absorption“;
C. Latta, F. Haupt, M. Hanl, A. Weichselbaum, M. Claassen, W. Wuester, P. Fallahi, S. Faelt, L. Glazman, J. Von Delft, H. E. Türeci, A. Imamoglu;
Nature online, 30. Juni 2011;
doi: 10.1038/nature10204
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Jan von Delft
Fakultät für Physik
Tel.: 089 / 2180 – 4527
Fax: 089 / 2180 – 4155
E-Mail: vondelft@lmu.de
Web: http://homepages.physik.uni-muenchen.de/~vondelft

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.lmu.de
http://homepages.physik.uni-muenchen.de/~vondelft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Gipfel der Evolution – Flechten bei der Artbildung zugeschaut

27.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Elektroimpulse säubern Industriewässer und Lacke

27.04.2017 | Biowissenschaften Chemie