L'effet Kondo influence la résistance électrique des métaux à basse température et génère des ordres électroniques et magnétiques complexes. De nouveaux concepts pour le stockage et le traitement des données, comme l'utilisation de points quantiques, sont basés sur cela. En 1998, des chercheurs des États-Unis ont publié des études spectroscopiques sur l'effet Kondo en utilisant la microscopie à effet tunnel, qui sont considérés comme révolutionnaires et ont déclenché d'innombrables autres du même genre. Beaucoup de ces études devront peut-être être réexaminées maintenant que les chercheurs de Jülich ont montré que l'effet Kondo ne peut pas être prouvé avec certitude par cette méthode. Au lieu, un autre phénomène crée précisément l'« empreinte digitale » spectroscopique qui était auparavant attribuée à l'effet Kondo.

Normalement, la résistance des métaux diminue à mesure que la température baisse. L'effet Kondo le fait remonter en dessous d'une valeur seuil propre au matériau considéré, la température dite de Kondo. Ce phénomène se produit lorsque des atomes étrangers magnétiques, comme le fer, contaminer les métaux hôtes non magnétiques, comme le cuivre. Tout simplement, quand un courant passe, les noyaux atomiques sont engloutis par des électrons. Les atomes de fer ont un moment magnétique quantique. Cela amène les électrons à proximité à aligner leur spin de manière antiparallèle au moment de l'atome à basse température et à rester autour de l'atome de cobalt comme un nuage au sommet d'une montagne. Cela gêne la circulation des électrons, la résistance électrique augmente alors. En physique, c'est ce qu'on appelle l'enchevêtrement, le fort couplage du moment de l'impureté avec les spins des électrons environnants. Cet effet peut être exploité, par exemple sous forme de points quantiques :des nanocristaux qui pourraient un jour servir de minuscules éléments de stockage d'informations ou de processeur.

L'effet Kondo avait déjà été observé en 1934 et a été fondamentalement expliqué par Jun Kondo en 1964. En 1998, les physiciens expérimentateurs ont réalisé une percée méthodologique dans l'étude de l'effet. Au moyen de la microscopie à effet tunnel, il était devenu possible de détecter et de positionner des atomes individuels sur des surfaces et d'enregistrer des spectres d'énergie spécifiquement en ces points. Un creux caractéristique de la courbe de mesure a été trouvé à la position des atomes de cobalt sur une surface d'or, qui est désormais considéré comme le marqueur de l'effet Kondo. Précédemment, l'effet Kondo n'a pu être détecté qu'indirectement via des mesures de résistance. D'autres recherches sur d'autres combinaisons de matériaux et d'arrangements atomiques utilisant cette technique ont suivi en conséquence, et un domaine de recherche distinct a été créé, dédié à l'étude des phénomènes à plusieurs corps avec une résolution atomique.

Cependant, les physiciens de l'Institut Peter Grünberg et de l'Institut de simulation avancée du Forschungszentrum Jülich ont maintenant trouvé une autre cause à la baisse du spectre d'énergie :l'anisotropie magnétique. En dessous d'une certaine température, cela provoque le couplage du moment magnétique de l'atome étranger au réseau cristallin du métal hôte, de sorte que l'orientation du moment "se fige" virtuellement. Au dessus de cette température, des excitations du moment magnétique se produisent en raison des propriétés de spin des électrons à effet tunnel du microscope. Les scientifiques n'étaient pas encore en mesure de mesurer ce type d'excitation de spin en 1998.

Les chercheurs travaillent depuis des années pour améliorer les modèles théoriques d'excitation de spin. Très tôt, ils ont trouvé des preuves du marqueur de type Kondo. Initialement, cependant, ils n'avaient toujours pas la capacité d'inclure systématiquement les éléments importants, effets dits relativistes dans leurs calculs. Une fois qu'ils ont réussi à le faire, ils ont jeté un autre regard sur le système du cobalt et de l'or. Ils étaient désormais en mesure d'appuyer leurs calculs de manière impressionnante avec des données provenant d'études de spectroscopie à effet tunnel. Les spectres mesurés et calculés sont approximativement en accord.

"Cela signifie qu'une grande partie de ce que nous pensions avoir appris sur l'effet Kondo au cours des deux dernières décennies, et qui a déjà trouvé sa place dans les manuels, doit être réexaminé, " explique le Pr Samir Lounis, responsable du Laboratoire de sonde et de simulation de structure fonctionnelle à l'échelle nanométrique (Funsilab). Les scientifiques proposent déjà les premières nouvelles expériences basées sur leurs prédictions.