Keadaan plutonium langka yang dapat meningkatkan reaktor nuklir ditemukan oleh para peneliti AS
Sebuah tim peneliti di Idaho National Laboratory (INL) baru-baru ini mendokumentasikan perilaku elektronik senyawa plutonium tertentu, sehingga mengalihkan fokus penelitian aktinida modern ke arah mekanika kuantum. Menurut makalah yang mereka terbitkan, senyawa plutonium hexaboride (PuB6) berfungsi sebagai isolator topologi Kondo. “Plutonium heksaborida memberi kita kesempatan langka untuk melihat seberapa kuat korelasi dan topologi bekerja sama dalam bahan aktinida,” kata ilmuwan INL Krzysztof Gofryk, yang memimpin penelitian tersebut. Keadaan atom yang tepat ini memberikan data struktur alternatif untuk suatu unsur yang secara historis menolak klasifikasi fisik lengkap sejak sintesis awal delapan puluh enam tahun yang lalu. Memberi para fisikawan garis dasar yang terkendali Meskipun plutonium tetap menjadi komponen utama dalam kerangka keamanan nuklir dan siklus bahan bakar reaktor komersial, dinamika elektron internalnya secara konsisten terbukti sulit untuk dipetakan. Keadaan yang diamati pada senyawa PuB6 memberi fisikawan garis dasar yang terkendali untuk mempelajari fisika mendasar yang mengatur unsur-unsur terberat dalam tabel periodik. Klasifikasi PuB6 sebagai isolator topologi Kondo menunjukkan penyimpangan dari perilaku kelistrikan standar. Zat standar dikategorikan berdasarkan kemampuannya untuk menghantarkan arus listrik atau menolaknya sepenuhnya. Insulator topologi mengubah distribusi ini dengan bertindak sebagai penghalang listrik di dalam inti curahnya sambil mempertahankan jalur konduktif terbuka di sepanjang batas luarnya. “Konduktivitas permukaan isolator topologi sangat kuat; tidak mudah terganggu oleh kotoran atau cacat fisik,” kata para peneliti dalam siaran pers. Mengidentifikasi fenomena kuantum tertentu Istilah “Kondo” mengidentifikasi fenomena kuantum tertentu di mana masing-masing elektron mengalami tolakan timbal balik yang kuat. Interaksi jarak dekat ini menyebabkan partikel-partikel tersebut bertindak secara kolektif dan bukan sebagai unit independen, sehingga menghasilkan sifat fisik yang tidak dapat diekstrapolasi dengan melihat atom tunggal yang terisolasi. “Plutonium adalah contoh yang mencolok,” tambah para peneliti. “Ini mengandung elektron 5f, yang sangat rentan terhadap interaksi intens ini, menjadikannya salah satu material paling dramatis dan kompleks yang diketahui.” Dengan menguji senyawa heksaborida, tim laboratorium mencatat bagaimana korelasi elektron yang kuat ini berkoordinasi dengan batas geometris permukaan material. Karena unsur aktinida sangat radioaktif, eksperimen fisik memerlukan protokol keselamatan khusus. Laboratorium tersebut menggunakan berkas ion terfokus plasma untuk mengisolasi bagian mikroskopis senyawa plutonium, sehingga memungkinkan para peneliti untuk menempatkan material tersebut di lingkungan bersuhu sangat rendah. Meminimalkan energi panas menghilangkan getaran atom di sekitar, memungkinkan tim mengukur mekanika kuantum murni tanpa gangguan panas. Memvalidasi metrik “Teknik persiapan canggih ini memungkinkan kita mempelajari plutonium pada suhu yang sangat rendah,” jelas peneliti INL Daniel Murray. Untuk memvalidasi metrik tersebut, para peneliti bekerja sama dengan fisikawan teoretis di Universitas Columbia, mencocokkan pengukuran fisik dengan model komputer numerik. Arus tangguh yang ditemukan pada permukaan material topologi menawarkan jalur potensial untuk membangun unit pemrosesan yang stabil di komputer kuantum dan mengembangkan sensor magnetik presisi tinggi. “Di sisi kuantum, penelitian ini memiliki potensi penerapan dalam komputasi kuantum, penginderaan canggih, dan teknologi terdepan yang secara mendasar dapat mengubah cara para peneliti memodelkan sistem dan material nuklir,” demikian kesimpulan siaran pers tersebut.
Diterbitkan : 2026-06-07 12:00:00
sumber : interestingengineering.com
