近藤共振电子结构的蜃影

摘要：

海市蜃楼现象源于光在非均匀媒质内部被连续不断地折射.如果地面上方的 空气密度随高度的增加而减小，并形成稳定的分布，那么原本位于前方的景物看起来会上移 ，形成“空中楼阁”，即所谓“上蜃”.蜃景的形成完全可以从光的经典波动性质得到解释.
不仅光，声波也可能聚焦投影成像.一个人在天坛回音壁内的某个位置击掌，另一个人所听 到的信号将依赖于他所处的位置：可能听到一声，两声，甚至三声；也可能什么都听不到. 这里的机制比海市蜃楼的形成要复杂一些，不仅要考虑回音壁对声波的反射，而且需要计算 从回音壁不同位置反射的分波的相干叠加.
让我们想象一种更为复杂的情况——椭圆形轮廓回音壁.在椭圆的一个焦点(不妨设是左焦 点)上，拨响一支音乐演奏员用于调音的音叉，并使它与共鸣箱接触.如果音叉与共鸣箱具 有相同的共振频率，人们将发现音量被大大增强.进而，在椭圆形回音壁的另一个焦点(右 焦点)上放置一个同样的共鸣箱，但没有振动着的音叉与之相接触.接下来的问题是：这个 位于右焦点上的共鸣箱会不会因为收到左焦点发射的功率而共振?椭圆反射壁面具有独特的 性质：从一个焦点发出的声波(或者光线)经壁面的反射将会聚到另一个焦点上.无论反射发 生在椭圆圆周的什么位置上，分波从左焦点反射至右焦点所经历的路程必定等于椭圆长轴 a的2倍.
本文所要讨论的是：近藤(Koudo)共振电子结构在椭圆形谐振腔内的反射.不过，这里所援 引的谐振腔其尺寸比回音壁小得多.事实上，用于产生近藤共振蜃影的谐振腔不过是在Cu单 晶的表面上由40多个Co原子构成的椭圆形“量子围栏”.制造这样一个“量子围栏”需要 使用单原子操纵技术.1989年，IBM公司Almaden研究中心的Donald Eigler等，使用扫描隧 道显微镜(STM)操纵35个氙原子，在金属镍表面上绘出了“IBM”的字样.十年来，Eigler所 领导的研究小组蜚声科坛，先后3次在著名自然科学期刊上赢得了“封面故事”的地位—— 《Nature》1993年第363卷第6429期(6月10日出版)；《Science》1993年第262卷第5131期(1 0月8日出版)和《Physics Today》1993年第11期(11月出版).最近，Eigler小组在STM成像 领域又取得了突破性进展，他们所获得的“近藤共振量子蜃影”又一次被《Nature》的封面 所采用.
近藤效应是指，在高电导无磁金属母体中磁性杂质原子对传导电子散射几率的增大.它表现 为：在某一特征温度TK(所谓近藤温度)以下，稀磁合金的剩余电阻率随温度的降低而 反常增大.1964年，近藤从理论上阐明了该效应的形成机制：由于孤立磁性原子与传导电子 之间存在RKKY相互作用，围绕磁性原子的传导电子的自旋将反平行极化，从而屏蔽磁性原子 的磁矩，并形成一个多体单态.其他传导电子与这个多体单态之间不再有“自旋相同，空间 回避”的限制，结果，磁性杂质对传导电子的散射变得更为有效——电阻率增大.此后的30 多年，凝聚态物理学界一直试图为近藤理论提供直接的观察证据.1998年，在纳米制造技术 高度发展的基础上，这一观察终于以“近藤共振”的形式获得成功(见Madhavan等发表在《 Science》1998年第280卷第567页的文章和Li等发表在《Phys.Rev.Lett.》1998年第80卷 第2893页的文章).

机标关键词：近藤共振、电子结构、传导电子、焦点、椭圆形、杂质原子、反射、共鸣箱、磁性、谐振腔、位置、量子围栏、音叉、温度、声波、纳米制造技术、剩余电阻率、出版、凝聚态物理、自旋

所属期刊栏目：29

分类号：O4 ;O51

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共2页

页码：702-703