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物性:強磁性原子接点における近藤効果

Nature 458, 7242 doi: 10.1038/nature07878

鉄、コバルトおよびニッケルは、典型的な強磁性金属である。バルクでは、これらの材料中の電子伝導は、主としてs電子とp電子によって起こるが、磁気モーメントは一般的に、狭いd電子帯にあり、そこで整列する傾向にある。しかし、ナノスケールでは、この一般的な描像は変わる可能性があり、それは材料表面の電子は、バルク中とは異なる相互作用をするからである。今回我々は、そのような変化の直接的証拠を示す。すなわち、純粋な磁性体(鉄、コバルト、ニッケル)の原子スケールの接点での電子輸送は、バルクでの強い強磁性にもかかわらず、意外にも近藤効果、つまり特性温度未満での伝導電子による局所磁気モーメントの遮蔽を示す。近藤効果は、フェルミエネルギーで鋭い共鳴を形成し、系の電気的特性に影響を与える。これは、ほかの人工ナノ構造体で観測されているように、コンダクタンス特性におけるFano-近藤共鳴として現れる。数百の接点を調べた結果、近藤理論から必然的に生じる物質依存性の共鳴幅の対数正規分布が示された。これらの共鳴は、標準的な近藤系でもみられるように、温度を高くすると広がって消失する。計算によって裏付けられた我々の観測結果は、ナノスケールでは、配位の変化が磁性を著しく変化させる可能性を示唆している。したがって、磁性ナノ構造体の磁気的特性を研究する際には、標準的なマイクロ磁気物理に加えて、原子スケール構造とともに強い電子相関を考慮する必要がある。

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