Het Kondo-effect beïnvloedt de elektrische weerstand van metalen bij lage temperaturen en genereert complexe elektronische en magnetische orders. Nieuwe concepten voor gegevensopslag en -verwerking, zoals het gebruik van quantum dots, zijn hierop gebaseerd. In 1998, onderzoekers uit de Verenigde Staten publiceerden spectroscopische studies over het Kondo-effect met behulp van scanning tunneling microscopie, die als baanbrekend worden beschouwd en talloze andere van dezelfde soort hebben veroorzaakt. Veel van deze onderzoeken moeten mogelijk opnieuw worden onderzocht nu Jülich-onderzoekers hebben aangetoond dat het Kondo-effect met deze methode niet zonder twijfel kan worden bewezen. In plaats daarvan, een ander fenomeen is het creëren van precies de spectroscopische 'vingerafdruk' die eerder werd toegeschreven aan het Kondo-effect.

Normaal gesproken neemt de weerstand van metalen af ​​naarmate de temperatuur daalt. Het Kondo-effect zorgt ervoor dat het weer onder een drempelwaarde komt die typisch is voor het materiaal in kwestie, de zogenaamde Kondo-temperatuur. Dit fenomeen doet zich voor wanneer magnetische vreemde atomen, zoals ijzer, niet-magnetische gastheermetalen verontreinigen, zoals koper. Simpel gezegd, als er een stroom loopt, de atoomkernen worden opgeslokt door elektronen. De ijzeratomen hebben een kwantummechanisch magnetisch moment. Dit zorgt ervoor dat de elektronen in de buurt bij lage temperaturen hun spin antiparallel aan het moment van het atoom uitlijnen en als een wolk op een bergtop om het kobaltatoom hangen. Dit belemmert de stroom van de elektronen - de elektrische weerstand neemt dan toe. in de natuurkunde, dit staat bekend als verstrengeling, de sterke koppeling van het moment van de onzuiverheid met de spins van de omringende elektronen. Dit effect kan worden benut, bijvoorbeeld in de vorm van quantum dots:nanokristallen die ooit zouden kunnen dienen als minuscule informatieopslag- of processorelementen.

Het Kondo-effect was al in 1934 waargenomen en werd in 1964 fundamenteel verklaard door Jun Kondo. experimentele natuurkundigen bereikten een methodologische doorbraak in de studie van het effect. Door middel van scanning tunneling microscopie, het was mogelijk geworden om individuele atomen op oppervlakken te detecteren en te positioneren en om specifiek op deze punten energiespectra vast te leggen. Een karakteristieke dip in de meetcurve werd gevonden op de positie van kobaltatomen op een goudoppervlak, die vanaf dat moment werd beschouwd als de marker voor het Kondo-effect. Eerder, het Kondo-effect kon alleen indirect worden gedetecteerd via weerstandsmetingen. Verder onderzoek naar andere materiaalcombinaties en atomaire arrangementen met behulp van deze techniek volgde als resultaat, en een apart onderzoeksgebied werd gecreëerd, gewijd aan het onderzoek van veellichamenverschijnselen met atomaire resolutie.

Echter, de natuurkundigen van het Peter Grünberg Institute en het Institute for Advanced Simulation van Forschungszentrum Jülich hebben nu een alternatieve oorzaak gevonden voor de dip in het energiespectrum:de zogenaamde magnetische anisotropie. Beneden een bepaalde temperatuur, hierdoor wordt het magnetische moment van het vreemde atoom gekoppeld aan het kristalrooster van het gastheermetaal, zodat de oriëntatie van het moment vrijwel "bevriest". Boven deze temperatuur excitaties van het magnetische moment treden op vanwege de spin-eigenschappen van de tunneling-elektronen van de microscoop. Wetenschappers waren in 1998 nog niet in staat om dit type spin-excitatie te meten.

De onderzoekers werken al jaren aan het verbeteren van theoretische modellen voor spin-excitatie. Al vroeg vonden ze bewijs van de Kondo-achtige marker. aanvankelijk, echter, ze misten nog steeds het vermogen om consequent belangrijke, zogenaamde relativistische effecten in hun berekeningen. Toen ze daar eenmaal in waren geslaagd, ze keken nog eens naar het systeem van kobalt en goud. Ze waren nu in staat om hun berekeningen op indrukwekkende wijze te staven met gegevens uit scanning tunneling spectroscopie-onderzoeken. Zowel de gemeten als de berekende spectra zijn ongeveer in overeenstemming.

"Dit betekent dat veel van wat we dachten te hebben geleerd over het Kondo-effect in de afgelopen twee decennia, en die al zijn weg naar schoolboeken heeft gevonden, opnieuw moet worden onderzocht, " legt prof. Samir Lounis uit, hoofd van het Functional Nanoscale Structure Probe and Simulation Laboratory (Funsilab). De wetenschappers stellen op basis van hun voorspellingen al de eerste nieuwe experimenten voor.