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铀化合物达到创纪录的能斯特电导率

新墨西哥州洛斯阿拉莫斯市,2021年3月26日-新的研究表明,磁性铀化合物具有很强的热电特性,其热能产生的横向电压是钴锰镓化合物中以前记录的四倍。这一结果为元素周期表底部的the系元素开辟了新的潜力,并为拓扑量子材料的研究指明了新的方向。

“我们发现,在掺有钌的铀-钴-铝体系中,大的自旋轨道耦合和强的电子相关性导致了巨大的能斯特电导率异常,”今天在《科学进展》上发表的论文的首席研究员菲利普·罗宁(Filip Ronning)说。Ronning是洛斯阿拉莫斯国家实验室材料科学研究所所长。“它表明铀和act系合金是研究材料拓扑与强电子相关性之间相互作用的有前途的材料。我们对理解,调整并最终控制这种相互作用非常感兴趣,因此希望有一天我们可以利用其中的一些出色的回应。”

当材料将热流转换成电压时,就会发生能斯特响应。这种热电现象可用于从热源发电的设备中。当前最著名的例子是在洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)部分开发的放射性同位素热电发生器(RTG)。RTG使用use238的天然放射性衰变产生的热量来发电-一种这样的RTG目前为火星上的恒心漫游车供电。

“令人兴奋的是,这种巨大的异常能斯特效应似乎是由于材料的丰富拓扑结构引起的。这种拓扑结构是由act系元素中常见的大自旋轨道耦合产生的。”“金属拓扑结构的一个结果是产生了横向速度,正如我们观察到的那样,它可以引起能斯特响应。它还可以产生其他效应,例如在各种量子信息技术中可能有用的新型表面态。”

洛斯阿拉莫斯小组研究的铀系统每开尔文产生的温度变化为23微伏特,是以前记录的四倍,该记录是几年前在钴锰镓合金中发现的,也归因于这些拓扑起源。

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