В гексабориде плутония обнаружено редкое квантовое состояние — топологический изолятор Кондо
Ученые из Национальной лаборатории Айдахо (Idaho National Laboratory) сообщили об обнаружении у гексаборида плутония (PuB6) редкого квантового состояния — топологического изолятора Кондо. Подобное поведение ранее наблюдалось лишь у нескольких материалов, а для соединений плутония оно зафиксировано впервые.
Плутоний считается одним из самых сложных элементов в периодической таблице. Его 5f-электроны могут вести себя одновременно как локализованные частицы и как свободно движущиеся носители заряда, что и лежит в основе обнаруженного эффекта.
Топологические изоляторы — это материалы, которые не проводят электрический ток внутри, но позволяют ему свободно распространяться по поверхности, причем поверхностная проводимость устойчива к дефектам. Явление Кондо возникает при сильном взаимодействии электронов, когда свойства материала формируются коллективными квантовыми эффектами.
В гексабориде плутония оба явления существуют одновременно, что делает соединение уникальной экспериментальной платформой для изучения актинидов — группы тяжелых элементов, включающей плутоний и уран.
Для исследования потребовалась уникальная инфраструктура: ученые подготовили микроскопические образцы с помощью сфокусированных ионных пучков и провели измерения при сверхнизких температурах. Компьютерное моделирование совместно с Колумбийским университетом подтвердило топологические свойства материала и позволило лучше понять его электронную структуру.
Понимание электронных свойств актинидов важно для прогнозирования старения ядерных материалов, повышения безопасности реакторов и разработки новых энергетических технологий. Открытие может также найти применение в квантовых вычислениях, высокоточных сенсорах и моделировании ядерных систем.
