Новые исследования показали, что магнитное соединение урана может обладать сильными термоэлектрическими свойствами, генерируя в четыре раза большее напряжение от тепла, чем предыдущий рекорд в соединении кобальт-марганец-галлий.
Результат открывает новый потенциал для актинидных элементов в нижней части периодической таблицы и указывает на новое направление в исследованиях топологических квантовых материалов.
“Мы обнаружили, что большая спин-орбитальная связь и сильные электронные корреляции в системе уран-кобальт-алюминий, легированной рутением, привели к колоссальной аномальной проводимости Нернста”, – сказал Филип Роннинг, ведущий исследователь статьи, опубликованной в журнале Science Advances. Роннинг – директор Института материаловедения при Лос-Аламосской национальной лаборатории.
“Это иллюстрирует, что сплавы урана и актинида являются перспективными материалами для изучения взаимодействия между топологией материала и сильными электронными корреляциями. Мы очень заинтересованы в понимании, настройке и, в конечном счете, контроле этого взаимодействия, поэтому надеемся, что однажды мы сможем использовать некоторые из этих замечательных реакций.”
Реакция Нернста возникает, когда материал преобразует поток тепла в электрическое напряжение. Это термоэлектрическое явление может быть использовано в устройствах, генерирующих электричество из источника тепла.
Наиболее заметным современным примером являются радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ), которые были частично разработаны в Лос-Аламосе. РТГ используют тепло от естественного радиоактивного распада плутония-238 для выработки электроэнергии – один из таких РТГ в настоящее время питает марсоход Perseverance на Марсе.
“Что интересно, так это то, что этот колоссальный аномальный эффект Нернста, по-видимому, обусловлен богатой топологией материала. Эта топология создается большой спин-орбитальной связью, которая характерна для актинидов”, – сказал Филип Роннинг.
“Одним из следствий топологии в металлах является генерация поперечной скорости, которая может вызвать реакцию Нернста, как мы наблюдаем. Он также может генерировать другие эффекты, такие как новые поверхностные состояния, которые могут быть полезны в различных квантовых информационных технологиях.”
Урановая система, изученная Лос-Аламосской командой исследователей, генерировала 23 микровольта на кельвин изменения температуры – это в четыре раза больше, чем предыдущий рекорд, который был обнаружен в сплаве кобальт-марганец-галлий пару лет назад и также приписывался этим видам топологического происхождения.
Источник: