近藤效應（Kondo effect）是1930年代由科學家發現的一種物理現象。金屬的電阻會隨溫度變化，一般而言，隨著溫度下降，電阻亦會下降。不過，如果金屬摻有一些磁性雜質，結果則會相反。電阻先會下降，然後當溫度低於某個臨界值，電阻反而會隨著溫度的進一步降低而增加。數十年來，物理學家一直試圖觀察稱為 “近藤雲”（Kondo cloud）的量子現象。

2020年3月11日，香港城市大學Ivan V. Borzenets，日本理化研究所Michihisa Yamamoto及南韓科學技術院Heung-Sun共同通訊在Nature 線上發表題為"Observation of the Kondo screening cloud"的研究論文，該研究開發了一種新器件，成功測量近藤雲的長度，甚至可以控制近藤雲。其研究成果可以被視為凝聚態物理學範疇的一個里程碑，並且有望為進一步了解多重摻雜系統如高溫超導體，帶來新啟示。

近藤效應（Kondo effect）是1930年代由科學家發現的一種物理現象。金屬的電阻會隨溫度變化，一般而言，隨著溫度下降，電阻亦會下降。不過，如果金屬摻有一些磁性雜質，結果則會相反。電阻先會下降，然後當溫度低於某個臨界值，電阻反而會隨著溫度的進一步降低而增加。

日本理論物理學家近藤淳（Jun Kondo）於五十多年前解開了這個謎團，因此該效應以他的名字命名。他解釋，置於金屬內的磁性原子（雜質原子）具備一種物理特性，稱為自旋（spin）。但是它不僅會與另一電子耦合（couple）成為一組具有 “向上”和 “向下”的自旋對，還會與附近一定範圍內的所有電子耦合，從而在雜質的周圍形成一團電子雲。這團電子雲就是近藤雲。因此，當在近藤雲上施加電壓時，電子要麼無法自由移動，要麼被近藤雲所遮蔽，從而導致電阻增加。

近藤效應的部分基本特性已由實驗闡明，並發現與近藤溫度（Kondo temperature，意即電阻在低溫下開始升高的臨界溫度）相關。但是，科學家仍未真正量度到近藤雲的長度。理論上，近藤雲可以由半導體中的雜質延展到幾微米的範圍。

該研究首次提供近藤雲延伸到微米長度的實驗證據，與理論長度ξK相當。在該研究的裝置中，近藤雜質形成在量子點中，並在一側耦合到準一維通道，該通道容納了法布里-佩羅特干涉儀，其門限長度L超過一微米。

當在干涉儀端門上掃描電壓（與量子點之間的距離L分開）以誘發電導中的法布里-佩羅特振盪時，研究人員觀察到所測量的近藤溫度TK發生振盪，這是近距L處近藤雲的特徵。

L小於ξK時，TK振盪幅度隨L變小而變大，服從單個引數L /ξK的比例函式，而當L大於ξK時，振盪則弱得多。該研究結果表明，ξK是與近藤效應相關的唯一長度引數，並且近藤雲大部分位於ξK的長度內。該研究的實驗方法提供了一種檢測由多種磁性雜質或多種篩選通道形成的非費米液體的空間分佈以及研究自旋相關係統的方法。其研究成果可以被視為凝聚態物理學範疇的一個里程碑，並且有望為進一步了解多重摻雜系統如高溫超導體，帶來新啟示。

注：本分解析參考自香港城市大學官網介紹。

解析連結：

https://www.cityu.edu.hk/zh-cn/research/stories/2020/03/12/worlds-first-experimental-observation-kondo-cloud

參考訊息：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2058-6