美国爱达荷国家实验室（INL）研究团队近日在钚化合物研究中取得新进展，通过记录六硼化钚（PuB6）的电子行为，将现代锕系元素研究的重点进一步引向量子力学领域。相关成果已发表于学术论文。
研究团队发现，六硼化钚是一种拓扑近藤绝缘体。领导该研究的INL科学家克日什托夫·戈弗里克表示，六硼化钚为观察锕系材料中强关联性与拓扑性质如何协同作用提供了难得的机会。
钚是核安全框架和商业反应堆燃料循环中的重要元素，但其内部电子动力学长期以来难以精确描述。六硼化钚被归类为拓扑近藤绝缘体，其电学行为偏离标准物质分类——拓扑绝缘体在内部形成绝缘屏障，同时在表面保持导电通路，且表面导电性极强，不易受杂质或物理缺陷破坏。"近藤效应"则指一种量子现象，其中单个电子因强相互作用而表现出集体行为，产生无法通过观察孤立原子推断的物理性质。研究人员指出，钚含有的5f电子极易发生此类强相互作用，使其成为已知最复杂的材料之一。
由于锕系元素具有极强放射性，实验需在特殊安全规程下进行。研究团队利用等离子体聚焦离子束分离出钚化合物的微观切片，并将其置于超低温环境中，最大限度消除热振动干扰，从而在不受热噪声影响的条件下测量纯粹的量子力学行为。为验证实验结果，团队与哥伦比亚大学理论物理学家合作，将物理测量数据与数值计算机模型进行了比对。
研究人员表示，在拓扑材料表面发现的弹性电流，为构建量子计算机中的稳定处理单元和开发高精度磁传感器提供了潜在途径，该成果在量子计算、先进传感和前沿技术领域具有应用价值。
