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 Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt
17.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Vorhersagen bestätigt: Schwere Elemente bei Neutronensternverschmelzungen nachgewiesen
17.10.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

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: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

17.10.2017 | Informationstechnologie

Pflanzen gegen Staunässe schützen

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Trends der Umweltbranche auf der Spur

17.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz