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在技术上有意思的材料的特性通常来源于其原子结构上的缺陷。例如，改变含铬红宝石的光学性质有助于发展激光，而钻石中的氮空位则为量子磁强计等应用铺平了道路。即使在冶金工业中，位错等原子级缺陷也能提高锻钢的强度。
原子级缺陷的另一种表现形式是近藤效应，它通过散射和减慢电子以及改变流经金属的电流来影响金属的传导特性。这种近藤效应首先在磁性缺陷很少的金属中观察到，例如，含有百万分之几铁夹杂物的金。当稀释的磁性原子使所有电子围绕它们旋转时，材料内部的电流运动就会减慢，沿每个方向都是一样的。
自年理论物理学家近藤君（JunKondo）对其进行描述以来，这一主题出现了几次复兴，如今，从碳纳米管到超导体的许多系统都观察到了这种效应。
新的视角
现在，由EPFL的LaszloForró教授领导的一个团队发表了一篇关于近藤效应的新观点的论文，利用最先进的材料表征工具和微加工技术使之成为可能。
科学家们研究了磁缺陷的影响，磁缺陷是造成近藤散射的原因，这种散射是由层状材料中的原子薄层产生的。由于热力学的原因，薄平面呈现反常的原子构型。这种缺陷本质上是非磁性的，但在低温下，电子在缺陷层内自组织自旋，在材料内部产生局部磁性平面缺陷。
到目前为止，这种结构只在独特的定制样品中创建和研究，或者通过手动堆叠不同材料的原子薄层，或者通过昂贵的分子束外延技术，在超高真空中一个原子一个原子地创建材料。
这项研究使用了EPFL的PhilipMoll教授和他的团队开发的创新聚焦离子束微加工方法，首次提供了电子传输特性异常的实验证据。
这种现象可以由本征缺陷产生的发现，为探索材料中独特的量子相互作用开辟了一条新的、更容易获得的途径，这将促进发现和向技术解决方案的转移。
“施加磁场，看看会发生什么”
该研究的第一作者EdoardoMartino说：“一旦我们第一次发现了电子导电性的异常，我们仍然非常困惑。这种材料的行为就像一种相当标准的金属，其电子沿着平面移动，但当被迫在平面之间移动时，它的行为既不是金属也不是绝缘体，因此不清楚还能期待什么。多亏了与同事和理论物理学家的讨论，我们才被推上了正轨方向：只要施加磁场，看看会发生什么。”
在施加磁场后，EPFL的科学家们意识到，磁铁的强度越大，材料的行为就越奇特。他们开始试验14个特斯拉（46万倍于地球磁场）超导磁体，但很快他们意识到他们需要更多。
他们与格勒诺布尔和图卢兹的国家冠军实验室合作，接触到了一些世界上最强大的磁铁。这项合作在静态条件下进行了高达34特斯拉的实验，脉冲高达70特斯拉，持续几毫秒。
参与这项研究的科学家康斯坦丁·塞门纽克（KonstantinSemeniuk）说：“我的第一个猜测是，这是一种新型的近藤效应，尽管我们没有在晶体中引入磁性物种。”
马蒂诺说：“一旦我们完成调查，结果就很清楚了。原子薄缺陷在材料中形成了一种磁壁，将试图穿过它的一些电子反弹回来。解开近藤效应的来源表明，热力学可以带来巨大的惊喜。我们相信在这一领域还有更多的发现，通过Electro电子显微镜、局部磁性测量和新的量子模拟，以了解层状材料中此类缺陷的形成和影响。”
