El efecto Kondo es una consecuencia de los electrones en un metal que se dispersa de las impurezas magnéticas a baja temperatura, y se manifiesta como un aumento en la resistividad del metal impurificado a baja temperatura. El problema de Kondo es la incapacidad de los primeros métodos teóricos, antes del grupo de renormalización, para explicar el aumento de la resistividad sin producir también una resistividad que divergiera físicamente a baja temperatura. Esto se consideró un problema molesto porque parecía muy simple: una sola impureza magnética en un huésped metálico.
Historia
Este campo comenzó en 1933 cuando Wander Johannes de Haas y sus coautores informaron un aumento inesperado en la resistividad de algunas muestras de oro a baja temperatura. Este fue un resultado sorprendente porque los metales típicamente muestran una resistividad que disminuye continuamente al disminuir la temperatura y eventualmente se nivela a un valor que depende de la concentración de impurezas. 
Fuente de la imagen: WJ de Haas, J. de Boer y GJ van den Berg, Physica 1, 1115 (1933)
No fue sino hasta 30 años después que las personas descubrieron que las impurezas magnéticas en un huésped metálico que se comportaron como momentos locales fueron responsables de la recuperación (Sarachik et al, Phys. Rev. 135 A1041 (1964)).
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Teoría (bosquejo)
La explicación teórica del mínimo de resistividad en metales con impurezas magnéticas se presenta generalmente a través de tres hitos.
- 1961: Phil Anderson formuló un modelo microscópico de cómo se forman los momentos locales en metales con impurezas magnéticas. Este es un resultado no trivial: las impurezas magnéticas pueden ser protegidas por un metal de manera que no contribuyan a un momento local. Anderson demostró que las interacciones de Coulomb son la razón por la cual la impureza magnética se comporta como un momento local. Las interacciones de Coulomb hacen que la ocupación doble de un orbital dado sea energéticamente desfavorable a través de un término de interacción de la forma [matemática] H_I = U n _ {\ uparrow} n _ {\ downarrow} [/ math]. Esta teoría también implicaba que los momentos de impureza se acoplan antiferromagnéticamente a los espines de los electrones de conducción.
Ref: PW Anderson, Phys. Rev.124 41 (1961) - 1964: Jun Kondo calculó la tasa de dispersión de los electrones de conducción desde los momentos locales hasta el segundo orden y fue capaz de reproducir la baja temperatura y la profundidad del mínimo de resistividad (J. Kondo, Prog. Theo. Phys. 32 37 (1964)) .
Teniendo en cuenta las contribuciones de impurezas, fonones y la dispersión de los momentos locales (dentro de la derivación de Kondo), se espera que la dependencia de la resistividad de la temperatura sea:
[matemáticas] \ rho (T) \ propto \ rho_0 + \ rho_1 T ^ 5- \ rho_2 \ ln (\ frac {kT} {W}) [/ math]
donde [math] \ rho_1, \ rho_2, \ rho_3 [/ math] son constantes dependientes del material y W es el ancho de la banda de electrones.
Dependencia de la temperatura de resistividad para metal con impurezas magnéticas. El término [matemática] T ^ 5 [/ matemática] proviene de fonones y el término [matemática] \ lnT [/ matemática] proviene de impurezas magnéticas. El mínimo a veces se denomina temperatura de Kondo, pero otras convenciones usan el término ‘temperatura de Kondo’ para referirse a la temperatura donde el análisis de Kondo ya no es válido. Fuente de la imagen: Magnetismo en materia condensada por S. Blundell, capítulo 7 - Si bien los cálculos de Kondo pudieron reproducir el aumento de la resistividad, el límite de temperatura cero permaneció sin resolver: la divergencia logarítmica calculada no puede persistir físicamente a temperatura cero. Se requirió un grupo de renormalización para resolver el llamado problema de Kondo (K. Wilson, Rev. Mod. Phys. 47 773 (1975)). Esta teoría explica datos experimentales adicionales, una resonancia en la conductancia de túnel y una saturación de susceptibilidad magnética, a través de la formación de estados unidos a singlete entre el espín de impureza y un espín del mar de electrones de conducción.
Fuente de la imagen: efecto Kondo
Aunque el problema de Kondo se ha resuelto durante algún tiempo, la misma física se manifiesta en una serie de problemas modernos. Dos ejemplos importantes son los puntos cuánticos magnéticos y los materiales de fermiones pesados.
Ver también:
Un enfoque cuántico a la física de la materia condensada por P. Taylor y O. Heinonen , capítulo 11
P. Coleman, ArXiv: cond-mat / 0612006v3
La respuesta de David Kahana a ¿Cuál es el significado del grupo de renormalización wilsoniana?
