低温物理特性“近藤效应”
~纪念近藤博士~
博士。过去的近藤
您知道低温的物理特性“近藤效应”吗? 2022年3月,阐明了“近藤效应”这一极低温物理性质的近藤淳去世,该效应成为阐明电阻、磁力和超导等物理性质的理论基础。这一成就堪称一项基础性的、里程碑式的成就,有助于阐明许多物理现象。特别是近年来,它被应用于日益重要的量子力学和纳米技术的研究和开发,相关的研究成果仍在不断产生。
在本专栏中,我们简单介绍了近藤效应,并请制造技术研究部的柳泽隆回顾了他与近藤博士的记忆。
什么是近藤效应
与金属中随着温度降低传导电子更容易流动(电阻减小)的一般原理相反,在近纯金和铜中,随着温度降低,存在“最小电阻现象”,即低于一定温度时电阻增加。这种现象在 20 世纪 30 年代首次被观察到,长期以来一直是低温物理学中的一个谜。
1964年,电气研究所的Atsushi Kondo(当时)专注于在金、铜等非磁性金属中添加少量磁性材料制成的稀磁性合金中局部存在的磁性杂质的自旋,发现在一定温度下电阻会增加,因为传导电子会因磁性杂质的自旋而发生自旋交换散射。这就是“近藤效应”。近藤效应成功地阐明了多年来一直是个谜的“最小电阻现象”,揭示了此前未被认识的金属电子的真实本质。
近藤效应公式(近藤博士撰写)
近藤效应的影响
近藤效应理论涉及金属中存在的大量电子与作为杂质存在的局域自旋之间的相互作用,是阐明电阻、磁性和超导等物理性质的理论基础。这一理论不仅对固体物理领域产生了影响,而且对物理的许多其他领域也产生了影响。特别是,他提出了一个关于电阻接近绝对零的理论上非常重要的问题,这被称为“近藤问题”。随着来自世界各地的领先理论家竞相解决这个问题,物理学取得了巨大的进步。
从量子力学角度从理论上阐明的近藤效应,作为一种解决所谓多体问题的方法而受到关注,多体问题近似于许多粒子以复杂运动方式相互作用和运动的系统。它也对作为多体问题研究前沿的粒子物理和理论化学等研究领域产生了巨大影响,并成为纳米电子系统和重电子系统学术发展的新起点。
与近藤博士一起研究(制造技术研究部 Takashi Yanagisawa)
近藤先生性格温和,说话总是语气缓慢。在他的研究中,他始终了解物理现象的本质。关于他的研究方法,他在《ETL通函》上写了一篇短文,题为《如何做好一流工作》,我们仔细阅读了该文章。他对原创有自己的看法,他的理论是“原创就是坚持。”据说,一旦找到一个研究课题,唯一能体现原创性的方法就是全力以赴。
如何做到一流的工作”还说,“做研究最重要的是人自己的动力。事情不可能一帆风顺,因此保持动力的坚韧很重要。”近藤先生为日本物理学会出版的欧洲期刊《日本物理学会杂志》近藤效应40周年纪念号(2005年)发表的论文标题是“坚持我的灌木丛。”我认为它表达了对我的灌木丛(我耕种的土地,我耕种的土地)的依恋和承诺。
还有下面的近藤名言:“正如音乐思想自然地出现在伟大作曲家的头脑中一样,符合自然世界规律的理论似乎自然地出现在伟大的物理学家的头脑中。”抱歉,我忘了问谁是伟大的物理学家。在近藤先生退休之前,有很多关于 ETC 的研究应该是什么样子的讨论。他说:“当它是一个电气研究所时,它的规模很小,所以我可以自由地进行研究,但当它成为一个电气研究所并变得出名后,研究就变得困难了。”当时正是撒切尔首相和密特朗总统访问该研究所的时候,作为材料开发的一部分,大量资金被分配用于超导研究。
即使我从电气研究所退休后,我们也经常在日本物理学会见面。近藤先生经常坐在前座,所以我不知道他是否有气场,但我很容易看出他在那里。尽管已经80多岁了,他仍然积极参加日本物理学会。即使70多岁了,他仍然继续撰写论文并在欧洲专业期刊上发表。近藤先生80岁时,我们组将他的《金属电子理论》(Shokabo)翻译成英文,但当时对英文文本进行了检查,并添加了新的章节。
近藤先生对每年的徒步旅行都很期待,每年都会邀请同一个俱乐部的大家去徒步两次,一次在春天,一次在秋天。这已经成为一年一度的活动,也有其他部门的参与者。这也是我与平时不认识的人互动的地方。我喜欢在茨城县北部的花贯溪谷、横根山、龙神峡谷等徒步旅行路线上徒步旅行。有一次,天下着小雨,但徒步旅行并没有取消,我们还是继续了。当时,我记得近藤先生笑着说:“如果你认为活动会因为这么大的雨而取消,我们在电气研究所就无法生存了。”当近藤先生退休时,我们举办了一个聚会来纪念他的退休,在近藤先生的要求下,我们和许多参与者一起去徒步旅行。我认为这是展示近藤先生非研究员时期的一面的一集。