Diapositive 1

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• Etude théorique du réseau Kondo et des propriétés
  des
• systèmes de fermions lourds.
• B. Coqblin
• Trois sujets sont en cours détude 
• 1) Etude théorique du réseau Kondo
   sous-écranté .
• 2) Etude théorique de la compétition Kondo -
  verre de spin - ordre magnétique.
• 3) Etude du pouvoir thermoélectrique de composés
  Kondo du Cérium.
• Articles récents sur les électrons fortement
  corrélés et les fermions lourds dans les systèmes
  de terres rares anormales et dactinides
• - B. Coqblin, 10th Training Course at Vietri sul
  Mare,
• AIP Conference Proceedings 846, 3-93 (2006).
• B. Coqblin, M. D. Nunez-Regueiro, A. Theumann,
  J. R. Iglesias and S. G. Magalhaes,
  Philosophical Magazine 86, 2567 (2006).
• N. B. Perkins, M. D. Nunez-Regueiro, B.
  Coqblin and J. R. Iglesias,
• Phys. Rev. B 76, 125101 (2007)

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Single-impurity Kondo model
Antiferromagnetic interaction (JK gt0) between
the local spin Sf½ of the magnetic impurity
(corresponding to a configuration close to 4f1 in
cerium and 4f13 in ytterbium systems) and the
spin sc of conduction electrons
H Hcond JK sc.Sf

• Calculation of the magnetic resistivity
• ?mag A(JK)2 S(S1) 1 - 2JKn(EF) Log(T/D)

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There is a minimum of the total resistivity for
JK gt 0. A good agreement is obtained for many
resistivity curves at  high temperatures 
above the Kondo temperature Tk T gt Tk
D exp-1/2JKn(EF) The observed LogT
behavior of the resistivity in many magnetic
systems is really a  signature  of the Kondo
effect. Examples CeAl2, CeAl3, CeB6, LaCe,
AuYb, TmS, PrSn3
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• At low temperatures (TltTk), the Kondo impurities
  are well described by a Fermi liquid behavior
• Electrical resistivity has a T2 behavior
• Magnetic susceptibility tends to a huge constant
  ?0 which behaves as 1/Tk.
• - The electronic specific heat constant ? has
  also a huge value which behaves as 1/Tk (for
  example, it is equal to 1600 mJ/moleK2 in CeAl3).

????1/Tk
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Kondo Lattice lattice of Kondo magnetic atoms
(like in CeAl2 or CeAl3 compounds).
Doniachs argument (1977)
Magnetic correlations between different
impurities (RKKY) (The ordering temperature of
the single-impurity ...)
Kondo temperature
Such a behaviour has been observed in
Ce-compounds CeAl2, CeIn3, CePd2Si2,
CeRh2Si2, Ce(RuxRh1-x)2Si2, CeNixPt1-x.
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(No Transcript)
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1) Etude théorique du réseau Kondo
 sous-écranté  (avec un spin s1/2 des
électrons de conduction inférieur au spin S des
électrons f localisés) et explication de la
coexistence Kondo-ferromagnétisme observée dans
des composés dUranium comme UTe, à la différence
de la compétition observée dans les composés du
Cérium ou de lYtterbium N. B. Perkins, M.
D. Nunez-Regueiro, B. Coqblin and J. R.
Iglesias, - Phys. Rev. B 76, 125101 (2007)
- Eur. Phys Letters 79, 57006 (2007)
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Competition Kondo-Magnetism Ce-systems
The Underscreened Kondo Lattice H JK Sf.sc
with JK gt0
Sf 1/2
Normal Kondo effect gtgt
sc1/2
Competition Kondo- Magnetism Ce-systems
Sf 1
Underscreened Kondo effect gtgt
Coexistence Kondo- Magnetism U-systems
sc 1/2
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Systems UTe, UCu0.9Sb2 , UCo0.5Sb2
Uranium compounds
The co-existence of both a Kondo behavior and
the magnetic ordering is present here and differs
significantly from Ce-compounds
Kondo-like behaviour at T gt TC
Kondo
FM
Z.Bukowski, et al, Journal of Alloys and
compounds 403 (2005)
J. Schoenes, et at, PRB 30, 6578, (1984)
Strong coexistence of ferromagnetism and Kondo
effect
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New Ferromagnetic Doniach diagram
Kondo temperature TK and Curie temperature Tc
versus the Kondo intrasite interaction parameter
JK
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• 2) Etude théorique de la compétition Kondo -
  verre de spin - ordre magnétique (Ferro ou AF)
  pour expliquer le diagramme de phase dalliages
  Kondo désordonnés comme CeNi1-xCux. La
  description de la phase verre de spin a été faite
  dans le modèle de Sherrington-Kirkpatrick ou dans
  une généralisation du modèle de Mattis.
• - Alba Theumann, B. Coqblin, S. G. Magalhaes and
• A. A. Schmidt, Phys. Rev. B 63, 054409 (2001)
• - S. G. Magalhaes, F. M. Zimmer, P. R.
  Krebs and B. Coqblin, Phys. Rev. B 74, 014427
  (2006)

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Kondo-Spin Glass-Magnetism interaction
H ??? kni? E0 ? nfi? JK ? (Sifsic- Sif-
sic ) HSGwith HSG - S Jij Sifz Sjfz
- The third term describes the intrasite
Kondo effect. - The fourth term describes the
random intersite (spin glass) interaction.
J. Garcia Soldevilla et al., Phys. Rev. B 61,
6821 (2000)
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• EFFET KONDO SUITES
• Problème général de valence intermédiaire,
  transition magnétique-non magnétique, réseau
  dAnderson .
• Effet Kondo dans les mésoscopiques.
• Supraconductivité dans les composés de fermions
  lourds.
• .

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CePd2Si2
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(No Transcript)
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POUVOIR THERMOELECTRIQUE Le pouvoir
thermoélectrique S mesure la différence de
potentiel DV (ou le courant DI) induite entre
deux points à des températures différentes T1 et
T2 avec DTT2-T1 S DV / DT La
performance des dispositifs thermoélectriques
dépend de la  figure de mérite  du matériau
ZT S2T / Kr K est la conductibilité
thermique et r la résistivité électrique.
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The thermoelectric power of cerium (or ytterbium)
Kondo compounds.
The calculations of the thermal transport
properties of cerium compounds and other
anomalous rare-earth systems within the
Coqblin-Schrieffer Hamiltonian can give two peaks
at roughly ?/3 and Tk/2 for the thermoelectric
power, in agreement with some experimental
curves, where ? is the crystalline field
splitting for cerium atoms and Tk the Kondo
temperature. - A. K. Bhattacharjee and B.
Coqblin, Phys. Rev. B 13, 3441 (1976) - V.
Zlatic, B. Horvatic, I. Milat, B. Coqblin, G.
Czycholl and C. Grenzebach, Phys. Rev. B 68,
104432 (2003) - H. Wilhelm, D. Jaccard, V.
Zlatic, R. Monnier, B. Delley and B. Coqblin,
J. Phys. Condens. Matter 17, S823 (2005)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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• HYDROGENATION
• The hydrogenation presents several effects
  One of them is to expand the lattice and to have
  an effect roughly opposite to the pressure effect
  ( negative  pressure in the Doniach diagram),
  as observed in CeRuSi (B. Chevalier, E. Gaudin,
  S. Tencé, B. Malaman, J. Rodriguez Fernandez, G.
  André and B. Coqblin, Phys. Rev. B, 77, 014414
  (2008))

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CeRuSi H (B. Chevalier et al.)

Temperature dependence of the thermoelectric
power of CeRuSi, LaRuSi and their hydrides.
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THE THERMAL CONDUCTIVITY of CERIUM KONDO
COMPOUNDS A.K Bhattacharjee and B. Coqblin,
Phys. Rev B 38, 338 (1988). Z. Kletowski and B.
Coqblin, Solid State Communications 135, 711
(2005) ________ The thermal  resistivity  W,
equal to the inverse of the thermal conductivity
K, can be written as K-1 W Wmag Wph
where the second term is taken here as the
thermal resistivity of the equivalent
nonmagnetic (such as La) compound. For TgtTk,
the Kondo contribution T.Wmag behaves as Log
T.
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Plot of Wmag.T versus LogT for CeCu2. (Exp.
Ratio highT/lowT 6.4 and Theoretical Ratio
35/3)
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La performance des dispositifs thermoélectriques
dépend de la  figure de mérite  du matériau
ZT S2T / Kr K est la conductibilité
thermique et r la résistivité électrique.
Dans les années 50, A. Ioffé a montré que les
semiconducteurs dopés donnaient les plus forts
pouvoirs thermoélectriques. Actuellement, il y a
un nouvel intérêt pour les effets
thermoélectriques pour chercher à utiliser les
énergies perdues et transformer les pertes de
chaleur en électricité. On peut citer des
résultats très intéressants obtenus avec des
nanofils de Silicium (voir  Nature  du 10
Janvier 2008) une valeur de ZT gt 1 est obtenue à
cause dune très faible valeur de K pour les
nanofils de Silicium. Létude de leffet Nernst
Nxy Ey / H (dT/dx) serait aussi très
intéressante à faire dans les systèmes
correlés.
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Conclusions

• The underscreened Kondo lattice can account for
  the co-existence between the Kondo effect and the
  ferromagnetism observed in some uranium compounds
  such as UTe, in contrast with the competition
  observed in most of cerium or ytterbium
  compounds.
• The models describing SG, Kondo and magnetic
  ordering can explain the phase diagrams of some
  disordered cerium systems.
• - The calculations of the thermal transport
  properties of cerium compounds and other
  anomalous rare-earth systems can give two peaks
  at roughly ?/3 and TK/2 for the thermoelectric
  power, in agreement with some experimental curves