巨大电压：铀化合物实现了创纪录的能斯特电导率

时间：2022-01-19 14:52:52 来源：

发表在《科学进展》上的研究发现，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反常电导率。铀和act系合金是有前途的材料，可用于研究材料的拓扑与强电子相关性之间的相互作用，这有一天可能会在量子信息技术中得到应用。

巨大的电压是由于铀-钴-钌-铝合金中材料的拓扑结构和强电子相关性的相互作用而产生的。

新的研究表明，磁性铀化合物具有很强的热电特性，其热量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。

“我们发现掺钌的铀钴铝体系中的大自旋轨道耦合和强电子相关性导致了巨大的能斯特反常电导率，”首席研究人员菲利普·罗宁（Filip Ronning）说，该论文于2021年3月26日发表，在《科学进展》中。Ronning是洛斯阿拉莫斯国家实验室材料科学研究所所长。“它说明了铀和act系合金是有前途的材料，可用于研究材料的拓扑结构与强电子相关性之间的相互作用。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反应。”

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当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所致。这种拓扑结构是由act旋中常见的大自旋轨道耦合产生的。” Ronning说。“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颖的表面状态。”

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，比以前的记录大四倍，该记录是几年前在钴锰镓合金中发现的，也归因于这种拓扑起源。

参考：T. Asaba，V. Ivanov，S. M. Thomas，S.Y.“相关的非中心对称kagome铁磁体中的巨大异常能斯特效应”。Savrasov，J.D.Thompson，E.D.Bauer和F.Ronning，2021年3月26日，《科学进展》。
10.1126 / sciadv.abf1467

资金：美国能源部，科学，基础能源科学，材料办公室，美国国家科学基金会洛斯阿拉莫斯国家实验室LDRD。

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