围栏|囚禁于纳米围栏中的量子( 八 ) 纳米|囚禁|量子|cu|fe

这一组结果表明至少两点：
(1)从实验和理论上验证了精确可控的原子捕获归功于开口围栏中量子尺寸效应产生的自我调节过程：如果捕获的Gd原子数不足，围栏会自发地从外界捕获原子。如果围栏内有了过多原子，则多余原子会被排斥而逃逸出去，从而实现围栏定量捕获原子的效应。
(2)应用上，可利用不同直径开口围栏内的二维量子尺寸效应来构建单原子精度的原子结构，实现最大限度抑制原子数目统计涨落，实现局域结构控制。

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图7.量子围栏中尺寸效应的涨落与抑制。(a) Fe原子封闭围栏阵列及其内部存在的Gd原子图像，显示原子数目巨大涨落，左下角的围栏内甚至没有Gd原子。(b) Fe原子的开口围栏阵列及每个围栏捕获了等量的Gd原子(3个)。(c)不同直径开口围栏内的Gd原子排列，呈现出点、线、三角形、四边形、五边形和占心六边形形态。图中量子围栏由小的实心亮点离散圆环(Fe原子)构成、大的亮点为Gd原子。(d)不同尺寸开口围栏中捕获不同数目原子的台阶状依赖关系，注意没有6个原子的台阶。详细内容参考文献[Phys. Rev. B 90, 045433 (2014)]。
5.近藤物理
行文至此的所有量子尺寸效应实验，所关注的还只是量子围栏中外来原子(例如Gd)与Ag (111)表面态的相互作用。更深刻的物理研究工作还可以有很多，例如凝聚态物理中知名的近藤(Kondo)效应即属其中之一。
【围栏|囚禁于纳米围栏中的量子】众所周知，近藤效应描述的是磁性杂质的局域自旋与传导电子之间的自旋相关散射。在近藤效应中，有一个特征温度——近藤温度，它能够反映磁性杂质的磁性状态。这里为了方便说明问题，姑且假设磁性杂质自旋S = 1/2 (当然，近藤效应所描述的磁性杂质自旋并不局限于S = 1/2 )。当系统温度远低于近藤温度时，磁性杂质与周围传导电子发生的自旋相关散射较强，形成一个多体效应的自旋单态，即S = 0。通俗的理解亦可称之为磁性杂质自旋被屏蔽掉了。当系统温度远高于近藤温度时，磁性杂质与周围传导电子发生的自旋相关散射较弱，此时多体自旋单态无法形成，杂质自旋依然存在。从这个意义上看，所谓“近藤温度”也就是一个能量尺度，衡量了磁性杂质局域自旋与传导电子之间自旋相关散射的强弱。
也很显然，如果我们可以有办法调控传导电子的浓度，也就可以调控此类自旋相关散射。电子浓度越高，就越容易屏蔽磁性杂质的自旋。这就是物理人经常讨论的“磁性杂质的自旋屏蔽与费米能级处的电子浓度(也就是态密度)密切相关”的通俗说辞。换句话说，近藤温度必定与样品的费米面处态密度密切相关：态密度越高，则近藤效应中的近藤温度就越高。调控态密度，即可调控近藤温度。