Magnetocaloric materials: the search for new systems
室温下高效固态制冷的前景推动了对磁冷却发动机设计和基于磁性相变的制冷剂的研究。在这个观点阿什比风格的地图磁制冷剂的性能构建，比较流行的材料与来自理想化的一阶过渡模型的限制。这种比较表明了通过在原子、纳米和微米尺度上的结构控制和优化建立新的磁热材料系统的潜力。
2012-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Free-spin dominated magnetocaloric effect in dense Gd$^{3+}$ double perovskites
具有致密磁晶格的阻挫镧系氧化物由于其大的基态熵和抑制的有序温度而在低温制冷中具有潜在的基本兴趣，但通常受到短程关联的限制。在这里，我们提出的挫折fcc氧化物的例子，Ba $_2$ GdSbO $_6$和Sr $_2$ GdSbO $_6$和新的位置无序类似物Ca $_2$ GdSbO $_6$（[CaGd] $_A$ [CaSb] $_B$ O $_6$），其中磁热效应的影响最小的超交换（$J_1 \sim 10$ mK）。我们报告的晶体结构，使用粉末X射线衍射和体磁性能，通过低场磁化率和等温磁化测量。Gd化合物在2 K下在7 T的磁场中表现出高达-15.8 J/K/mol $_\textrm{Gd}$的磁熵变，与磁制冷中的标准Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$的-13.0 J/K/mol $_\textrm{Gd}$的值相比，过量20%。热容量测量表明，Ba $_2$ GdSbO $_6$和Sr $_2$ GdSbO $_6$在0.4 K以下缺乏磁有序，这表明通过液体4-He制度冷却。一个平均场模型是用来阐明的作用，主要是自由自旋行为的磁热性能的这些化合物相比，其他顶级性能的Gd基氧化物。双钙钛矿的化学柔性提高了进一步增强Gd $^{3+}$ fcc晶格中磁热效应的可能性。
2022-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct measurements of the magnetocaloric effect in ribbon samples of Heusler alloys Ni - Mn - M (M = In, Sn)
直接测量的磁热效应在快速淬火薄带的Mn 50 Ni 40 In 10和Ni 50 Mn 37 Sn 13 Heusler合金，在磁制冷技术的潜在应用，样品进行。测量是通过一种精确的方法进行的，该方法是基于测量样品在受到调制磁场的同时温度的振荡幅度。在所研究的成分中，发现了与磁性（顺磁体-铁磁体-反铁磁体）和结构（奥氏体-马氏体）相变相关的正磁热效应和逆磁热效应，在铁磁相变附近还观察到了小值的逆磁热效应。
2010-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Realization of large magnetocaloric effect in the Kagome antiferromagnet Gd3BWO9 for Sub-Kelvin cryogenic refrigeration
Wuhan National High Magnetic Field Center and School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Anhui Key Laboratory of Low-energy Quantum Materials and Devices, High Magnetic Field Laboratory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院强磁场科学中心）；School of Fundamental Physical quantum Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学前沿物理量子科学学院）
本研究揭示了Kagome反铁磁体Gd3BWO9在亚开尔文温度下的大磁热效应，通过磁阻挫与临界性增强机制实现了168 mK最低温度，体积熵密度达502.2 mJ/K/cm3，超越多数Gd基制冷剂。
2025-09-14 cond-mat.str-el
Significant Inverse Magnetocaloric Effect induced by Quantum Criticality
在自旋系统中的场诱导量子临界点（QCP）附近的临界增强磁热效应（MCE）构成了传统绝热退磁制冷的非常有前途的和高度可调的替代方案。低$T$量子临界区的强涨落可以引起大的热熵变，从而在接近QCP时产生显著的冷却效应。在这项工作中，通过高效和精确的多体计算，我们发现存在一个显着的反MCE（iMCE）自旋1量子链材料（CH $_3$）$_4$ NNi（NO $_2$）$_3$（TMNIN）和NiCl $_2$-4SC（NH $_2$）$_2$（DTN），其中DTN具有相当低的$T$制冷能力，而只需要适度的磁场。采用量子多体计算方法，得到了有限温度下的iMCE特性，包括绝热温变$ΔT_{\rm ad}$、等温熵变$ΔS$、微分Grüneisen参数和熵变率.冷却性能，即，还讨论了这两种化合物的效率因子和保持时间。基于自旋链材料的现实模型的多体计算，我们得出结论，化合物DTN构成了一个非常有前途的和高效的量子磁冷却剂具有显着的iMCE性能。我们主张这种量子磁体可以用于空间应用和量子计算环境的无低温制冷。
2021-07-14 cond-mat.str-el
Field induced large magnetocaloric effect and magnetoresistance in ErNiSi
在ErNiSi化合物中观察到了大的磁热效应和磁电阻效应，但磁滞损耗可以忽略不计。磁化强度、热容量和电阻率测量证实了变磁性转变。当磁场变化为50 kOe时，等温熵变和MR的最大值分别为19.1J/kg K和-34%。大的MCE和可忽略的磁滞损耗使该材料有望用于低温磁制冷。
2014-03-21 cond-mat.str-el
Reversible room-temperature magnetocaloric effect with large temperature span in antiperovskite compounds Ga1-xCMn3+x (x=0, 0.06, 0.07, and 0.08)
研究了Ga_（1-x）CMn_（3 +x）的磁性和磁热性质。在居里温度TC附近发生可逆磁热效应。磁熵变随x的增大而减小，但TC和磁化强度却增大。与此同时，随x的增加，温度-温度曲线的温度范围变宽.随着x的增大，相对冷却功率（RCP）先增大后减小，这是由于温度跨度的展宽和温度跨度的减小之间的竞争。当x=0.07（TC = 296.5 K）时，观测到的最大RCP（2.1 J/cm ~ 3，低于45 kOe）与当代磁制冷材料相当。考虑到可逆MCE、廉价和无害的原材料，我们的研究结果表明，Ga 1-xCMn 3 +x是一种有希望的室温磁制冷候选材料。
2009-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Rotating magnetocaloric effect in the ferromagnetic Weyl semi-metal Co$_{3}$Sn$_{2}$S$_{2}$
旋转磁热效应（RMCE）是近年来磁制冷技术的一个热点，它是通过在固定磁场中使各向异性磁热材料从一个方向旋转到另一个方向来实现制冷的。在这项工作中，我们报告的各向异性磁热性能的铁磁Weyl半金属Co $_{3}$ Sn $_{2}$ S $_{2}$的磁场$H\parallel c$轴和$H\parallel ab$平面的单晶。我们观察到一个显着的（$2$的因素）在两个方向上测量的磁热效应之间的差异。旋转磁热效应已被提取，通过采取不同的磁熵变（$ΔS_{M}$）在两个晶体学方向施加的领域。在对$ΔS_{M}$的标度分析中，重新标度的$ΔS_{M}(T,H)$与降低温度的$θ$曲线塌缩成单一的普适曲线，表明在174 K下从顺磁相到铁磁相的转变是二级转变。利用$ΔS_{M}$和相对冷却功率RCP的幂律关系，计算了$β$和$γ$的临界指数，与最近对该化合物\cite{Yan2018}的临界行为研究结果一致.
2019-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mixed Magnetism for Refrigeration and Energy Conversion
磁性材料中晶格自由度和自旋自由度之间的有效耦合可以用于制冷和能量转换。这种耦合在表现出巨磁热效应的材料中得到增强。第一性原理电子结构计算揭示了六方晶系MnFe（P，Si）磁性的一种新形式：交替原子层中强磁性和弱磁性共存。Fe层的弱磁性（在居里温度下局部磁矩的消失）导致与晶格的强耦合，而相邻Mn层中的强磁性确保居里温度足够高以使得能够在室温和高于室温下操作。改变这些磁性亚晶格上的组成给出了调整工作温度并实现强烈降低不期望的热滞后的手柄。通过这种方式，我们设计了基于大量可用元素的新型材料，这些元素具有与高效制冷或能量转换循环的要求相匹配的特性。
2012-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of giant magnetocaloric effect in HoCoSi
我们报道了HoCoSi的磁性和磁热性质，它在14 K下表现出二级铁磁-顺磁转变。当磁场变化为20 kOe时，磁熵变为13 J/kg K，当磁场变化为50 kOe时，磁熵变增大到20.5 J/kg K。制冷剂容量被发现是135和410 J/kg，分别为20和50千欧。大的低场绝热温度变化（~ 3 K）和大的制冷剂容量使该化合物成为在约15 K下用于磁制冷应用的合适候选者。
2013-10-11 cond-mat.str-el
Room Temperature Magnetocaloric effect in CrTe1-xSbx Alloys
研究了Sb取代CrTe_{1-x} Sb_{x}（0 \leq x \leq 0.2）合金的磁热效应、相对冷却功率和晶体结构。XRD图谱的Rietveld精修表明，随着Sb取代量的增加，出现了具有P63/mmc（194）空间群的纯六方NiAs结构。我们检测到的基面a-晶格参数略有增加，与一个更大的减少在c轴。在50- 400 K温度范围内测量了磁性等温线。结果显示，最大熵变增加|S_{M}（T，H）|在~285- 325 K的温度范围内，Sb取代。此外，20%的Sb取代使RCP值增加约33%。这些研究结果表明，CrTe_{1-x} Sb_{x}合金可用于室温磁制冷，其纯度仅为纯Gd元素的一部分，是一种多孔型磁制冷材料。
2020-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable magnetic and magnetocaloric properties by thermal annealing in ErCo2 atomized particles
将磁热材料加工成具有合适形状的磁制冷剂对于磁制冷系统的发展至关重要。在这种情况下，加工对磁热材料的物理性质的影响是重要的问题之一。在这里，我们调查的晶体学，磁性和磁热性能的气体雾化颗粒的金属间化合物ErCo $_{2}$，一个巨大的磁热材料的低温应用。结果表明，ErCo $_{2}$的物理性能显着改变原子化和随后的热退火。在雾化态颗粒中，磁转变温度从34 K升高到56 K，相变从一级转变到二级。热退火使相变温度回到原始温度，并恢复一级相变特性。磁性的变化与晶体学性质的变化密切相关，表明了磁结构耦合的重要性。颗粒的磁熵变$-ΔS_{M}$可以根据退火条件在尺寸、形状和峰值温度方面进行调节。对于0--5 T的磁场变化，$-ΔS_{M}$的峰值在9--33 J kg $^{-1}$ K $^{-1}$的范围内变化。所有的ErCo $_{2}$雾化颗粒的磁热性能可比或优于其他有前途的候选低温磁制冷剂。
2022-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ground state, magnetization process and magnetocaloric effect of the exactly tractable spin-electron tetrahedral chain
利用广义装饰-迭代变换，精确研究了一维四面体链上的自旋-电子杂化系统，其中定域Ising自旋与离域的可动电子在三个晶格位置上有规律地交替.该系统表现出铁磁或反铁磁基态取决于是否考虑伊辛自旋和移动电子之间的铁磁或反铁磁相互作用。在绝热退磁过程中增强的磁热效应表明了所研究的系统用于低温磁制冷的潜在用途。
2014-08-06 cond-mat.str-el
Structural, magnetic, and magnetocaloric properties of Fe2CoAl Heusler nanoalloy
采用共沉淀法和热还原法合成了Fe 2CoAl（FCA）Heusler金属间化合物纳米颗粒，粒径为14 nm。X射线衍射（XRD）和选区电子衍射（SAED）图谱证实了本纳米合金是以A2无序立方Heusler结构结晶的。磁场（H）和温度（T）依赖的磁化强度（M）的结果表明，纳米颗粒是具有高饱和磁化强度（Ms）和居里温度（Tc）的软铁磁性（FM）。Fe 2CoAl纳米合金不遵循Slater Pauling（SP）规则，可能是因为系统中存在无序。我们还研究了它的磁相变（MPT）和磁热（MC）性质。磁熵变-T曲线在磁场变化为20 kOe时的峰值约为2.65 J/kg-K，制冷量（RCP）的实测值高达44 J/kg，表明磁制冷循环具有较大的热转换。Arrott图和普适曲线的性质表明Fe_2CoAl纳米合金中的FM到顺磁（PM）相变是二级相变。本研究表明，Fe 2CoAl纳米系统是熟练的，有用的，是一个很好的候选人的自旋电子学应用，并打开了一个窗口，为进一步研究全Heusler基磁制冷剂。
2021-08-24 cond-mat.str-el
Large magnetocaloric effect in $\mbox{Ho}_2\mbox{Pd}_{2}\mbox{Pb}$
本文报道了多晶铅化物样品$\mathrm{Ho_2Pd_2Pb}$的磁热效应。电弧熔炼后的$\mathrm{Ho_2Pd_2Pb}$为$\mathrm{Mo_2B_2Fe}$型四方晶系晶体结构，表现出反铁磁行为，Néel温度为4.5 K。Arrott图表明$\mathrm{Ho_2Pd_2Pb}$经历了二级反铁磁相变。计算出磁场变化0-8 T时的等温磁熵变（$ΔS_m$）和相对功率冷量（制冷量）分别为$^{-1}$·$^{-1}$和680（497）~J. $^{-1}$。J.kg结果表明，$\mathrm{Ho_2Pd_2Pb}$属于大MCE磁性材料家族。
2021-09-20 cond-mat.str-el
Electronic and Magnetic Properties of double-perovskites La$_2$MnRuO$_6$ and Hole-Doped La$_2$MnFeO$_6$ and their Potential for Magnetic Refrigeration
室温磁制冷是一种比传统制冷更环保、更高效、更经济的技术。对用于磁热制冷的合适材料的搜索导致了对双钙钛矿La $_2$ MnNiO $_6$、La $_2$ MnCoO $_6$和La $_2$ MnFeO $_6$的研究。虽然La $_2$ MnNiO $_6$和La $_2$ MnCoO $_6$是具有接近室温的$T_C$的铁磁体，但先前对双钙钛矿La $_2$ MnFeO $_6$的理论研究表明，由于Fe- $d$轨道中的强电子相互作用，该材料是亚铁磁体。本文采用密度泛函理论（DFT）研究了双钙钛矿结构La $_2$ MnRuO $_6$和La A“MnFeO $_6$（A”= Ba，Ca和Sr），它们可以抵消La $_2$ MnFeO $_6$中$d$壳层的强排斥作用，从而形成铁磁态.我们的研究表明，虽然La $_2$ MnRuO $_6$也是亚铁磁体，但具有比La $_2$ MnFeO $_6$更高的每个公式的净磁矩，双有序的La A“MnFeO $_6$是铁磁体。通过将DFT计算得到的LaA“MnFeO $_6$化合物的总能量映射到Ising模型，我们还计算了它们的磁交换耦合.这使我们能够估计的趋势$T_C$的三个掺杂的La $_2$ MnFeO $_6$材料与经典的蒙特卡罗计算和预测，双有序LaBaMnFeO $_6$和LaSrMnFeO $_6$可能是合适的室温磁制冷…
2019-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
From first-order magneto-elastic to magneto-structural transition in (Mn,Fe)1.95P0.50Si0.50 compounds
我们报道了MnxFe1.95-xP0.50Si0.50（x > 1.10）化合物的结构、磁性和磁热性质。随着Mn：Fe比的增加，一级磁弹性转变逐渐由二级磁转变转变为一级磁结构转变。研究还表明，热滞后可以通过改变Mn：Fe比来调节。在保持巨磁热效应的同时，可以获得小的热滞后（小于1K）。这一成就为使用磁制冷剂的实际制冷应用铺平了道路。
2012-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strongly anisotropic magnetocaloric effect in a dipolar magnet LiGdF$_4$
本研究针对偶极-海森堡磁体LiGdF4单晶，测量不同磁场方向下的磁热效应，发现其具有强各向异性，平行c轴时冷却效率更高，结果可用分子场理论解释，为提升液氦-4温区磁制冷效率提供新可能。
2023-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comparative study of magnetocaloric properties for Gd$^{3+}$ compounds with different frustrated lattice geometries
阻挫磁性氧化物具有有序化温度低、基态熵高的特点，是低温磁热制冷的理想材料。虽然以前的材料设计集中在调整磁矩，它们的相互作用和晶格上的磁矩密度，但对受抑晶格的关注相对较少。先前的理论工作已经表明，在饱和磁场下的磁热冷却速率与由于经典基态简并而产生的软模式激发的宏观数量成比例。这些模式的数量直接由阻挫晶格的几何形状决定。对于角共享的几何形状，烧绿石有50%以上的模式比石榴石和kagome晶格，而边缘共享\emph{fcc}只有一个subextensive软模式的数量。在这里，我们研究的作用，软模的磁热效应的四个大自旋Gd $^{3+}$（$L=0$，$J=S=7/2$）海森堡反铁磁体的可果美，石榴石，烧绿石，和\emph{fcc}晶格。通过将这些材料在高达$9$ ~T的磁场下的磁熵变$ΔS_m$的测量结果与平均场理论和蒙特卡罗模拟的预测结果进行比较，我们能够理解自旋关联和量子化效应的相对重要性。我们观察到，调整的最近邻耦合的值有一个更占主导地位的贡献磁热熵变的液体He冷却制度（$2$ - $20$ ~K），而不是调整软模激发的数量。我们的研究结果为未来的材料设计提供了维度，磁挫折程度和晶格几何形状方面的信息。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant Magnetocaloric Effect in a Honeycomb Spiral Spin-Liquid Candidate
针对螺旋自旋液体（SSL）磁制冷未被报道的问题，研究单晶GdZnPO的磁热效应，发现其在H_c附近有巨磁热效应且制冷性能稳健，为磁制冷提供新候选材料。
2025-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetocaloric effect and nature of magnetic transition in nanoscale Pr0.5Ca0.5MnO3
在10 nm的Pr0.5Ca0.5MnO3纳米粒子（PCMO 10）的磁热效应和性质的磁转变的转变温度附近进行系统的测量。麦克斯韦关系被用来估计磁熵的变化。在居里温度TC，83.5 K，磁熵的变化揭示了一个典型的变化与值0.57 J/kg K，并被发现是磁场依赖。从Δ S对T曲线下的面积，计算出在TC，83.5 K时的制冷量，发现为7.01 J/kg。Arrott图推断，由于铁磁和反铁磁相互作用之间的竞争，PCMO 10中的磁性相变在温度和磁场坐标中广泛分布。在调整颗粒尺寸、尺寸分布、形态和磁性相的相对分数后，可以进一步增强PCMO 10中的磁热效应。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetocaloric properties of $R_3$Ga$_5$O$_{12}$ ($R$ = Tb,Gd,Nd,Dy)
我们报道了稀土石榴石家族的几个成员Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$（GGG）、Dy $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$（DGG）、Tb $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$（TGG）和Nd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$（NGG）的特征磁性，并比较了它们在磁热冷却方面的相对潜在效用，包括它们的最小绝热退磁制冷（ADR）温度和相对冷却参数。这项工作的一个主要目标是确定潜在的改进GGG的磁热性能用于低温ADR低温恒温器。原则上，在稀土位置使用Tb $^{+3}$和Dy $^{+3}$提供较高的饱和磁化强度，而Nd $^{+3}$提供较低的de Gennes因子，因此潜在地降低了磁转变温度，限制了有用的温度范围。我们的研究结果表明，Dy $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$产生最佳的相对冷却参数（$RCP$）在低的应用领域和低的极限温度，这将允许更有效的ADR低温恒温器的设计。
2023-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Magnetocaloric effect in one-dimensional antiferromagnets
在有限温度下，外加磁场会引起一维量子自旋系统熵的较大相对变化。这导致磁热效应，即在绝热（去）磁化过程期间的温度变化。利用Jordan-Wigner变换和精确对角化方法研究了几个一维自旋1/2模型的例子。在绝热（去）磁化过程期间，温度在场诱导的零温度量子相变附近下降。比较不同程度的挫折，我们发现更多的挫折系统冷却到较低的温度。对于几何阻挫自旋模型，在一定的磁场中，有限熵在零温度下仍然存在。这一性质表明，受抑量子自旋系统作为有前途的替代制冷剂材料的低温磁制冷。
2004-08-11 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Electronic and Magnetic Properties of the Candidate Magnetocaloric-Material Double Perovskites La$_2$MnCoO$_6$, La$_2$MnNiO$_6$ and La$_2$MnFeO$_6$
对用于制冷的室温磁热材料的研究导致了对双钙钛矿的研究。特别地，在La $_2$ MnNiO $_6$、La $_2$ MnCoO $_6$和La $_2$ MnFeO $_6$族化合物中出现了难题。它们具有相同的晶体结构，但La $_2$ MnNiO $_6$和La $_2$ MnCoO $_6$在室温以下是铁磁体，而La $_2$ MnFeO $_6$与简单的预期相反，是亚铁磁体。为了解决这个难题，我们使用密度泛函理论计算来研究有序双钙钛矿的电子结构和磁交换相互作用。我们的研究揭示了Fe-$d$轨道中的局域电子-电子相互作用在促进Fe $^{2+}$上具有半填充$d$ -壳层的Fe $^{3+}$价态和建立La $_2$ MnFeO $_6$的亚铁磁基态中所起的关键作用.指出了Hund耦合和Jahn-Teller畸变对Mn $^{4+}$离子的重要性。通过比较不同的磁有序状态提取交换常数。平均场和经典的蒙特卡罗计算得到的模型给出的趋势，在$T_C$，这是在这个家庭的材料与实验一致。
2018-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetocaloric Effect of Pure and Diluted Quantum Magnet Yb$_3$Ga$_5$O$_{12}$
Institut Néel, CNRS（内尔研究所，法国国家科学研究中心）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, IRIG, PHELIQS（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能和替代能源委员会，研究创新与绿色氢气和同位素研究所，高能物理和化学实验室）
研究纯及稀释Yb$_3$Ga$_5$O$_{12}$的磁卡效应，通过磁化测量发现稀释样品在低磁场下熵变增强，但40%稀释样品效应减弱，表明铁磁关联持续存在，显示该材料在低温磁制冷中的潜力。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Derivation of a non-stoichiometric 1/1 quasicrystal approximant from a stoichiometric 2/1 quasicrystal approximant and maximization of magnetocaloric effect
本文通过在Ga-Pt-Gd 2/1近似晶体中采用双异价元素替代降低e/a，衍生出宽成分稳定性的1/1近似晶体，将磁基态从旋量玻璃态转变为铁磁态，并显著增强磁热效应至-8.7 J/K mol-Gd。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic properties and enhanced magnetocaloric effect in EuAl$_3$Si single crystals
研究EuAl$_3$Si单晶的磁性与磁热效应，发现其在15 K铁磁转变附近具有显著可逆磁热效应，2 T磁场下性能较EuAl$_4$大幅提升，适用于液氢温区磁制冷。
2025-01-09 cond-mat.str-el
Giant magnetocaloric effect at low fields in triangular-lattice NdMgAl$_{11}$O$_{19}$
Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Great Bay University（大湾区大学）
研究三角晶格 NdMgAl$_{11}$O$_{19}$ 的磁基态和磁热效应，通过磁化率、比热测量及准绝热退磁测量等方法，发现其在低场有优异制冷性能，为下一代低温磁制冷剂提供设计原则。
2026-07-15 cond-mat.str-el
Structural, magnetic and magnetocaloric properties of triangular-lattice transition-metal phosphates
本研究全面分析了多晶三角晶格过渡金属磷酸盐的结构、磁性和磁卡性质，发现三方结构因具有完美几何阻挫晶格和小有效自旋数，在磁制冷中表现更优。
2024-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Double magnetic transition, complex field-induced phases, and large magnetocaloric effect in the frustrated garnet compound Mn$_{3}$Cr$_{2}$Ge$_{3}$O$_{12}$
本研究通过多种实验与计算手段，发现阻挫石榴石Mn$_{3}$Cr$_{2}$Ge$_{3}$O$_{12}$存在双重磁转变与复杂场致相，且具有大磁热效应，展现出磁制冷应用潜力。
2024-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetocaloric effect in pyrochlore antiferromagnet Gd2Ti2O7
研究了烧绿石晶格上几何阻挫反铁磁体Gd_2Ti_2O_7的绝热退磁过程。与传统的顺磁性盐相比，该化合物在低于居里-外斯常数的温度范围内可以表现出十倍的温度降低。最有效的冷却观察到在120和60千奥斯特之间的字段间隔对应于饱和和自旋液相之间的交叉。这一现象表明，相当一部分的磁熵存在于强关联态。根据理论模型，这种熵与宏观数量的局部模式保持无间隙，直到饱和场。对经典自旋模型的蒙特卡罗模拟表明与实验符合得很好。该过程的冷却功率的实验估计，以期可能的技术应用。Gd_2Ti_2O_7的结果与低温磁制冷材料Gd_3Ga_5O_（12）的结果进行了比较。
2004-12-17 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Large magnetocaloric effect in the kagome ferromagnet Li$_9$Cr$_3$(P$_2$O$_7$)$_3$(PO$_4$)$_2$
本研究制备了笼目铁磁体Li$_9$Cr$_3$(P$_2$O$_7$)$_3$(PO$_4$)$_2$单晶，表征其准二维铁磁特性，发现其在低温下具有大磁热效应与可忽略磁滞，是低温磁制冷的潜在材料。
2023-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum Fluctuation-enhanced Milli-Kelvin Magnetic Refrigeration in Triangular Lattice Magnet GdBO3
本文研究三角晶格磁体GdBO3的量子涨落与磁热效应，发现其具有多个相变和量子临界点，并利用该材料实现50 mK的绝热去磁制冷，展示了其在毫开尔文磁冷却中的应用潜力。
2025-04-11 cond-mat.str-el
Super-heavy fermion material as metallic refrigerant for adiabatic demagnetization cooling
低温制冷在凝聚态物理的基础研究中具有至关重要的作用，因为对诸如超导性、超流性和量子临界性等迷人的量子现象的研究通常需要制冷到非常低的温度。目前，具有$^3$ He气体的低温制冷机被广泛地用于低于1开尔文的冷却。然而，由于目前世界范围内的短缺，天然气的使用越来越困难。因此，必须考虑替代制冷方法。在这里，我们表明，一种新型的制冷剂，超重电子金属，YbCo $_2$ Zn $_{20}$，可用于绝热退磁制冷，它不需要3He气体。许多优点包括与常规绝缘制冷剂相比更好的金属导热性。我们还表明，在Yb $_{1-x}$ Sc $_x$ Co $_2$ Zn $_{20}$中，通过用$x\sim$ 0.19部分Sc取代来优化冷却性能。这种取代引起化学压力，使材料接近零场量子临界点。这导致在低场和低温下磁热效应的额外增强，使得最终温度远低于100 mK。到目前为止，这种性能仅限于绝缘体。近一个世纪以来，使用局部磁矩的相同原理已被应用于绝热退磁冷却。该研究为利用巡游磁矩实现无制冷剂制冷开辟了新的可能性。
2016-07-22 cond-mat.str-el
Ising Supercriticality and Universal Magnetocalorics in Spiral Antiferromagnet Nd$_3$BWO$_9$
Beihang University（北京航空航天大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
本研究在高度受挫的螺旋反铁磁体Nd$_3$BWO$_9$中发现了伊辛超临界行为，并通过磁热测量揭示了临界端点附近的通用标度律，实现了高效的绝热退磁冷却。
2026-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced magnetocaloric effect and magnetic phase diagrams of single-crystal GdCrO$_3$
本文研究了用半导体激光浮区加热法生长的GdCrO $_3$单晶的晶体结构、磁性和磁热效应。GdCrO $_3$单晶在室温下结晶成正交晶系结构，空间群为$Pmnb$。在0.1 T的磁场下冷却时，在$T_{\textrm{N-Cr}} =$ 169.28（2）K发生磁相变，Cr-$^{3+}$离子形成倾斜反铁磁（AFM）结构，并伴有弱铁磁性。随后，由于Gd $^{3+}$ -Cr $^{3+}$磁耦合，在$T_{\textrm{SR}} =$ 5.18（2）K下发生自旋重取向。最后，在$T_{\textrm{N-Gd}} =$ 2.10（2）K下建立了Gd $^{3+}$离子的长程AFM有序。考虑到Cr-$^{3+}$磁矩的温度依赖分量，我们得到了一个描述Gd-$^{3+}$离子在30- 140 K范围内顺磁行为的理想模型。我们在50 Oe观测到一个磁反转（正$\rightarrow$负$\rightarrow$正），最小值集中在162 K附近。在1.8-300 K的温度范围内，Gd $^{3+}$和Cr $^{3+}$离子的磁化率之间存在着强烈的竞争，导致了令人困惑的磁性现象。我们建立了$T_{\textrm{N-Gd}}$、$T_{\textrm{SR}}$和$T_{\textrm{N-Cr}}$的磁场相关相图，揭示了有趣的磁性的本质。此外，我们计算了磁熵变，并在6 K和$Δμ_0…
2020-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Anisotropic magnetic properties and giant magnetocaloric effect in antiferromagnetic $R$MnO$_3$ crystals ($R$=Dy, Tb, Ho and Yb)
系统地研究了$R$ MnO $_3$（$R$ $=$ Dy，Tb，Ho，Yb）单晶的磁性和磁热效应。在外加磁场（$H_c$）的临界值以上，$R$ MnO $_3$在$R^{3+}$磁矩的有序温度（$T_{N}^{R}$）以下经历一阶反铁磁（AFM）到铁磁（FM）转变，在$T_{N}^{R}$以上经历二阶FM到顺磁（PM）转变。$M$的$H$和$T$依赖性表明，该系统在FM和PM状态下是高度各向异性的，因此，磁熵变（$ΔS_{M}$）对施加场的方向非常敏感，并且可以是负的（正常MCE）或正的（逆MCE）。对于六方晶系HoMnO $_3$和YbMnO $_3$系统，只有$H$平行于c轴时才观察到很小的逆MCE，且逆MCE随$H$的增大而减小，当$H$大于$H_c$时，逆MCE过渡到正MCE.另一方面，对于正交晶系的DyMnO $_3$和TbMnO $_3$，尽管逆MCE在$H_c$上方沿易磁化轴消失，但对于$T$ $\ll$ $T_{N}^{R}$，逆MCE随$H$沿难磁化轴迅速增加.除YbMnO $_3$外，在中等场强下，场致FM态的$ΔS_{M}$、相对冷却功率和沿易磁化轴的绝热温度变化都很大.这些参数的大值，加上可以忽略不计的滞后，表明多铁性锰氧化物可能是潜在的磁制冷在低温区的材料。
2011-11-29 cond-mat.str-el
Inverse magnetocaloric effect in polycrystalline La$_{0.125}$Ca$_{0.875}$MnO$_{3}$
最近，不同的化合物观察到逆磁热效应。然而，在锰氧化物中很少看到这种效应的表现。在多晶La $_{0.125}$ Ca $_{0.875}$ MnO $_{3}$中发现了逆磁热效应。这种现象归因于该化合物固有的磁性不均匀相所导致的反铁磁态的稳定。
2009-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Specific heat and magnetocaloric effect in Pr1-xAgxMnO3 manganites
研究了Pr_（1-x）Ag_xMnO_3（x=0.05-0.25）在交变磁场中的磁热效应。弱掺杂样品（x=0.05）在低温（~80 K）下磁热效应的符号逐步反转。这种反转是由于铁磁相和倾斜反铁磁相共存，具有不同的临界温度。
2010-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic phase transition and magnetocaloric effect in PrCo9Si4 and NdCo9Si4
PrCo_9Si_4和NdCo_9Si_4在24K附近具有一级铁磁相变。我们对该化合物进行了进一步表征，通过在低温下在磁场存在下的磁化强度、热容和电阻率测量，特别是探测磁热效应和磁阻。发现化合物在低温下表现出相当适度的磁热效应，在居里温度处达到峰值，跟踪磁电阻的行为。磁转变的性质似乎不是一阶的。
2007-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Antiferromagnetic ordering and critical behavior induced giant magnetocaloric effect in distorted kagome lattice Gd$_3$BWO$_9$
School of Physics, Beihang University（北京航空航天大学物理学院）；Experimentalphysik VI, Center for Electronic Correlations and Magnetism, University of Augsburg（奥格斯堡大学实验物理第六系，电子关联与磁性中心）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所，凝聚态物理国家实验室）；CAS Key Laboratory of Theoretical Physics, Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所，理论物理国家重点实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Center for Advanced Quantum Studies, School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理学与天文学院，前沿量子科学研究）；Peng Huanwu Collaborative Center for Research and Education, Beihang University（北京航空航天大学彭桓武教研中心）
本文研究了畸变kagome晶格Gd$_3$BWO$_9$单晶的低温磁性与热力学性质，发现其反铁磁有序与场诱导临界行为引发了巨磁热效应，其最大磁熵变远超商用制冷剂GGG，在极低温制冷领域极具潜力。
2025-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room-temperature magnetocaloric effect in La0.7Sr0.3Mn1-xM'xO3 (M'=Al, Ti)
在高达6 T的磁场中，用磁化强度和热容测量方法，测量了La_（0.7）Sr_（0.3）Mn_（1-x）M '_xO_3（M' = Al，Ti）在室温及室温以上的磁熵和绝热温变。磁热效应在铁磁有序温度Tc处变得最大，通过Al或Ti替代Mn将其调谐到~300 K。虽然用Al替代Mn大大降低了熵变，但它大大延长了工作温度范围并提高了相对冷却功率。磁热效应似乎只有轻微的影响由Ti取代。虽然锰氧化物已被认为是磁制冷剂的潜力，在这些材料中的磁热效应是有限的，由于在Tc以上的短程铁磁相关的存在。
2007-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low field magnetocaloric effect and heat capacity of A-site ordered NdBaMn2O6 manganite
研究了A位有序锰氧化物NdBaMn_2 O_6的磁热效应。该化合物中的MCE具有异常行为。在低磁场下，观察到了正磁热效应和逆磁热效应之间的突变。在一个相对较强的磁场H=11 kOe的直接和逆效应只观察到在冷却，而加热模式揭示只有一个逆MCE。MCE的值（-ΔS=0.7 J/kg K和ΔS= 1.02 J/kg K，ΔH=11 kOe）没有达到很高的值，但在室温下发生的效应的接近预期在磁冷却技术中使用这两种效应。
2012-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced magnetocaloric effect in frustrated magnetic molecules with icosahedral symmetry
我们研究了某些反铁磁自旋系统的磁热性质，这些系统已经被合成或很可能被合成为磁性分子。事实证明，这是目前在反铁磁体，包括角共享三角形的特殊几何挫折导致增强的磁热效应与高冷却速率的饱和场附近。这些发现进行了比较，一个简单的无阻自旋环的行为，以及与二十面体的属性。令我们惊讶的是，对于二十面体也可以实现大的冷却速率，但由于不同类型的几何挫折。
2007-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant Magnetocaloric Effect in Spin Supersolid Candidate Na$_2$BaCo(PO$_4$)$_2$
本文在三角晶格反铁磁体Na₂BaCo(PO₄)₂中发现自旋超固体（超固体的量子磁类似物）的证据，观察到相关巨磁热效应，实验与理论模拟一致，为亚开尔文制冷应用提供新途径。
2025-04-15 cond-mat.str-el
Magnetocaloric effect in the high-temperature antiferromagnet YbCoC2
本文研究了新近发现的高温重费米子化合物YbCoC $_2$的磁$H$相图和磁热效应。随着外磁场的增加，YbCoC $_2$经历变磁转变，然后转变为铁磁态。磁熵变- $ΔS_m (T)$对$ΔH \leq 6$ ~T的依赖性具有正磁热效应和负磁热效应段。对于$ΔH = 9$ ~T，磁热效应为正，最大- $ΔS_m (T)$为4.1 J / kg K，制冷量为56.6 J / kg。
2023-03-14 cond-mat.str-el
Rotational magnetocaloric effect of anisotropic giant spin systems
磁热效应由变化的外部磁场中的绝热温度变化组成，不仅在振幅改变时出现，而且在各向异性磁性材料的情况下，在方向改变时也出现。本文从理论上研究了典型单分子磁体Fe_（8）和Mn_（12）在磁场作用下的磁热效应。我们补充我们的计算与非平衡热力学循环的影响调查的平衡情况。
2018-04-26 cond-mat.str-el
Zero temperature non-plateau magnetization and magnetocaloric effect in an Ising-XYZ diamond chain structure
零温非平台磁化是量子自旋链的一种特殊性质，有时会由于不同的旋磁因子而出现。在这项研究中，我们说明了一个非常不寻常的非平台磁化性质驱动的XY各向异性的伊辛-XYZ金刚石链。两个自旋为1/2的粒子通过XYZ耦合键合，它们是非平台磁化的出现的原因。这两个量子算符自旋与两个节点伊辛自旋结合，这个过程无限重复，产生一个钻石链结构。由于非平台磁化性质，我们集中讨论这个模型的磁热效应，通过提出的等熵曲线和Gruneisen参数，以及显示的区域，该模型表现出有效的磁热效应。由于存在彼此非常接近的两相，强XY各向异性表现出具有磁热效应的特定行为，在磁场中具有较宽的间隔，其中磁热效应是有效的。
2016-09-16 cond-mat.str-el
Microscopic mechanism of the giant magnetocaloric effect in MnCoGe alloys probed by XMCD
MnCoGe和相关材料中的磁结构转变的一个重要方面是饱和磁化强度从正交相到六方相的降低。在这里，通过结合元素特定的磁化探针，如X射线磁性圆二色性和能带结构的计算，我们表明，磁矩之间的不稳定性的正交和六方结构起源于减少在Mn亚晶格磁化。的磁热效应的时刻不稳定性的后果进行了讨论。
2016-02-26 cond-mat.str-el
Frustration induced inversion of magnetocaloric effect and enhanced cooling power in substituted Pyrochlore Iridates
我们研究了局部3d Cr 3+磁矩部分取代5d Ir 4+位置对Y2 Ir 2 O 7（YIO）烧绿石铱酸盐磁热性能的影响。我们发现，Y2 Ir 2-xCrxO 7（YICO）发生团簇玻璃化转变，可能是由于RKKY一样的本地化的Cr 3+时刻占据烧绿石网络中的随机站点之间的相互作用，介导的5d Ir传导电子。铁磁团簇和反铁磁团簇的共存导致了常规磁热效应和逆磁热效应。我们观察到显着增强传统以及逆MCE与替代。虽然传统的MCE和反MCE在取代的铱酸盐的值不大，效果跨越一个巨大的工作温度窗口，从而导致数量级的增强冷却功率，该值是可比的标准磁热材料。
2021-10-07 cond-mat.str-el
Structural, magnetic, magnetocaloric and magneto-transport properties in Ge doped Ni-Mn-Sb Heusler Alloys
研究了Ge掺杂对Ni_（45）Co_（55）Mn_（38）Sb_（12-x）Ge_x（x=0-3）磁性能、磁热性能和输运性能的影响。Ge替代引起的交换作用的降低可以从奥氏体相磁化强度的降低和马氏体转变温度的升高看出。在室温下观察到大的磁热效应和磁电阻，使其成为具有各种应用潜力的材料体系。
2012-10-30 cond-mat.str-el
Magnetocaloric effect in the spin-$1/2$ chain with competing interactions
研究了具有竞争相互作用的可积反铁磁海森堡自旋链的磁热效应。计算了量子自旋链在自旋极限下的Grüneisen参数，它与磁热效应密切相关。这是通过一组非线性积分方程的解来获得的，该方程描述了模型的热力学。我们还提供了结果的熵$S$和等熵的$(H,T)$平面。
2014-10-08 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Magnetocaloric effect in the spin-1/2 Ising-Heisenberg diamond chain with the four-spin interaction
利用广义装饰迭代映射变换和转移矩阵技术研究了具有Ising四自旋相互作用的对称自旋1/2 Ising-Heisenberg金刚石链的磁热效应.精确计算了与磁热效应密切相关的熵和Gruneisen参数，比较了绝热退磁过程中不同场致基态相变附近系统的冷却能力.
2014-03-19 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Magnetocaloric effect in two-dimensional spin-1/2 antiferromagnets
本文研究了反铁磁自旋1/2海森堡模型在最简单的二维晶格，即正方形和三角形晶格上的磁热效应。给出了熵的数值计算结果，这些结果与一致的普适性质是一致的。然而，熵的绝对值在几何阻挫三角形晶格上比在非阻挫正方形晶格上更大，表明阻挫改善磁热性质。
2005-08-04 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
