Un groupe de recherche dirigé par le professeur Li Xiangyang des instituts Hefei des sciences physiques de l'Académie chinoise des sciences a fait une nouvelle découverte : une seule molécule organique peut induire l'effet Kondo dans un atome magnétique, remettant en question la croyance de longue date selon laquelle ce phénomène quantique nécessite une vaste mer d'électrons métalliques.
Les résultats de la recherche ont été publiés dans Lettres d'examen physique.
L'effet Kondo est un phénomène quantique à N corps dans lequel les électrons de conduction dans un métal filtrent collectivement le moment magnétique d'un atome d'impureté localisé. Il a contribué à expliquer le comportement des électrons fortement corrélé et a inspiré des avancées dans les domaines de la nanoscience, de l’électronique moléculaire et de la recherche sur l’information quantique.
Traditionnellement, on pensait que cet effet ne pouvait apparaître que dans des systèmes dotés d’un grand réservoir d’électrons métalliques, ce qui rendait les nouveaux résultats particulièrement frappants.
Dans cette étude, les chercheurs démontrent que les molécules de phtalocyanine de cobalt (CoPc) déposées sur un substrat métallique peuvent agir comme un réservoir d'électrons itinérant pour filtrer l'état de spin d'un atome de cobalt, créant ainsi la première « boîte moléculaire de Kondo ».
Les calculs des principes premiers et la validation expérimentale ont révélé que dans le système Co – CoPc/Au (111), les états des électrons π de la molécule CoPc s'hybrident avec les électrons de conduction du substrat Au (111). Cette hybridation permet à la molécule’s possèdent leurs propres électrons π pour présenter un comportement de type itinérant.
Ces orbitales π se chevauchent fortement avec les orbitales dπ symétriquement appariées de l'atome de cobalt, supprimant le blindage concurrent du substrat métallique et permettant la formation d'un singulet de Kondo à l'échelle moléculaire.
Remarquablement, la température Kondo correspondante peut être réglée avec précision en contrôlant le nombre d’atomes de cobalt et la symétrie globale du système moléculaire.
Selon l'équipe, cette découverte élargit non seulement la compréhension fondamentale de la physique de Kondo, mais démontre également un nouveau niveau de stabilité et d'accordabilité dans les états de spin.
