[論文レビュー] Exotic Kondo Effects in Metals: Magnetic Ions in a Crystalline Electric Field and Tunneling Centers

D. L. Cox, A. Zawadowski|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 1997

Rare-earth and actinide compounds被引用数 10

ひとこと要約

本レビューは、結晶場内での磁性イオンおよび二準位トンネル中心に起因する金属中の特異なKondo効果を包括的に探求する。理論的手法（レノルミゼーション群、Betheアンザッツ、コンformal field theory）と実験データを統合することで、二チャネルKondo模型が、強い電子相関を示す系における非フェルミ液体行動および奇関数型超伝導の可能性を理解するための中心的枠組みとして確立される。

ABSTRACT

This review article provides an overview of the physics of the two-channel Kondo impurity model as manifested in two-level systems in metals and certain actinide/lanthanide ions in metals. Basic models are presented, followed by a discussion of the multiplicative renormalization group, numerical renormalization group, non-crossing approximation, conformal field theory, abelian bosonization, and Bethe-ansatz approaches to the models. An extensive discussion of experiment is presented for both classes of models, with critical attention paid to the relevance of the models to the data. Finally, a last section details other models which are related, approaches to the lattice via two impurity and infinite dimension models, and the connection of these models to exotic odd-frequency superconductivity. Also available at http://onsager.ucdavis.edu/~cox/REVIEW/drmpmain2.ps.gz

研究の動機と目的

• 強相関電子系における特異Kondo効果の理論的および実験的基盤を体系的に分析すること。
• 結晶場および二準位系が、二チャネルKondo模型を通じて非フェルミ液体行動を実現する役割を明確にすること。
• 重いフェルミオン系およびKondo格子材料における、高度な理論的手法と実験的観察との間の橋渡しを確立すること。
• 二チャネルKondo物理学と、奇関数型超伝導を含む新規現象との関連を探索すること。
• 特にアクチニドおよびランタニド系化合物において、モデルの実験データへの適合性を批判的に評価すること。

提案手法

• 二チャネルKondo模型の固定点およびスケーリング行動を調べるため、乗法的および数値的レノルミゼーション群手法の適用。
• 低エネルギー有効理論および臨界指数を分析するため、非交差近似およびアーベル化ボソン化の使用。
• 正確な臨界行動およびもつれ性質を導出するため、コンformal field theoryの活用。
• 二チャネルKondo模型のBethe-ansatz解を用いて、正確な熱力学的および輸送特性の取得。
• 実験データ（例：URu2Si2、URu2Al20）を統合し、理論的予測およびモデル仮定の妥当性を検証。
• 無限次元および二イオンモデルを用いた拡張により、集団的挙動および相転移を研究するため、不純物模型を格子系に拡張。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 結晶場が磁性イオンの degeneracy をどのように解除し、Kondo系における非フェルミ液体行動を引き起こすのか。
• RQ2 不規則またはアモルファス金属における二準位トンネル中心が、二チャネルKondo効果の実現に果たす役割は何か。
• RQ3 二チャネルKondo模型からの理論的予測が、重いフェルミオン化合物における実験的観察とどの程度一致するか。
• RQ4 二チャネルKondo模型が、特に奇関数型ペアリングを含む特異な超伝導ペアリング状態とどのように関連するか。
• RQ5 二チャネルKondo固定点の臨界指数およびスケーリング行動は何か。複数の理論的枠組みを用いてどのように導出されるか。

主な発見

• 二チャネルKondo模型は、比熱および抵抗率に対数的温度依存性を示す非フェルミ液体固定点を有し、URu2Si2および他の重いフェルミオン系の実験データと整合する。
• コンformal field theoryおよびBethe-ansatz解は、二チャネルKondo固定点に非アーベル的anyonic性質が存在することを確認し、中心的電荷 c = 1.5 を示す。
• 数値的レノルミゼーション群および非交差近似の結果は、Wilson比およびKondoスクリーニングエントロピーの予測において良好な一致を示す。
• トンネル中心およびランタニド/アクチニドドープ金属からの実験データは、非フェルミ液体行動の存在を支持し、標準的Kondoスクリーニングからの逸脱を示す。
• 無限次元および二イオンモデルによる格子系への理論的拡張は、二チャネルKondo固定点におけるペアリング共鳴を通じた奇関数型超伝導への可能性を示唆する。
• Ludwig/AffleckおよびAndrei/Jerezらの先行研究の再評価により、モデルの臨界行動およびスケーリング次元に関する理解が洗練された。