„Kondo-Effekt“: Göttinger Physiker untersuchen Wechselwirkung von Elektronen

Die physikalischen Eigenschaften aller Materialien, insbesondere der magnetischen, werden maßgeblich durch die komplexen Wechselwirkungen von Elektronen untereinander bestimmt. Das einfachste System, in dem sich solche Eigenschaften beobachten lassen, sind einzelne magnetische Atome in einem Metall. Hier kann unterhalb einer bestimmten Temperatur der sogenannte Kondo-Effekt auftreten, der das Verhalten der Elektronen zueinander verändert. Wissenschaftlern der Universität Göttingen ist nun mit einer neuen Methode ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis dieses Phänomens gelungen. Die Untersuchungen fanden am IV. Physikalischen Institut und am Institut für Theoretische Physik im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 602 „Komplexe Strukturen in kondensierter Materie“ statt. Die Ergebnisse sind in der Online-Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Nature Physics erschienen.

Die Göttinger Wissenschaftler verwendeten bei ihren Untersuchungen Kobalt- und Eisenatome, die sie mehrere atomare Lagen tief unter einer Kupferoberfläche vergruben. Prallen die Elektronen auf ein Fremdatom, werden sie von diesem gestreut. Dadurch entsteht ein sogenanntes stehendes Wellenmuster, das die Forscher mit Hilfe des in Göttingen entwickelten Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskops sichtbar machen konnten. „Das Rastertunnelmikroskop wurde bislang nur zur Analyse von Oberflächen genutzt. Wir haben erstmals damit ein Kondosystem unterhalb einer Oberfläche untersucht“, erläutert Dr. Martin Wenderoth vom IV. Physikalischen Institut.

Die Göttinger Wissenschaftler analysierten in ihrer jetzigen Studie die Streuung durch einzelne Atome. Bei zukünftigen Versuchen wollen sie die Anzahl der Atome schrittweise erhöhen und mit dieser Methode deren Wechselwirkungen und die daraus entstehenden Wellenmuster untersuchen. „Wir erhoffen uns davon eine neue Möglichkeit zur Charakterisierung von Nanostrukturen“, so Dr. Wenderoth. (idw / sfr)

Originalveröffentlichung: Henning Prüser et al. Long-range Kondo signature of a single magnetic impurity. Nature Physics. DOI: 10.1038/NPHYS1876 (2011).

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