Японская команда обнаружила новое упорядоченное состояние «электронной хиральности» в соединении урана

Японское агентство по атомной энергии и Университет Тохоку 28 июля объявили, что исследовательская группа обнаружила новое электронное упорядоченное состояние в соединении урана URhSn, впервые подтвердив на реальном материале: даже если кристаллическая структура сама по себе не обладает хиральностью, расположение электронов внутри материала может самопроизвольно формировать признаки “правого/левого вращения”.

Хиральность обычно означает свойство, при котором объект не может полностью совпадать со своим зеркальным отражением, например, левая и правая руки, направление резьбы винта и спиральная структура ДНК. Ранее считалось, что хиральность материалов обусловлена асимметрией расположения атомов. Данное исследование показывает, что хиральность также может возникать из упорядоченного расположения электронного распределения.

Исследовательская группа, используя монокристаллический образец URhSn, состоящий из урана, родия и олова, провела детальный анализ его электронного состояния методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Результаты показали, что при низких температурах ниже -219°C (54 K) распределение электронов вокруг атомов урана приобретает направленность, а общее расположение демонстрирует хиральные признаки, то есть «хиральный антиферроквадрупольный порядок».

Исследователи отметили, что в отличие от структурной хиральности, для переключения свойств «левого/правого вращения» которой требуется движение атомов, электронная хиральность в основном зависит от отклика электронов, что теоретически более благоприятно для высокоскоростного функционального управления с помощью света, электрического тока или магнитного поля. Это открытие может открыть новые направления для исследований новых оптических функциональных материалов, спинтронных материалов и материалов для квантовых технологий следующего поколения.

Результаты были опубликованы в интернете 20 июля 2026 года и отобраны в качестве рекомендованной редакцией статьи. Исследовательская группа также заявила, что в дальнейшем продолжит изучение методов контроля электронной хиральности и поиск аналогичных свойств в материалах без урана.