Inelastic neutron scattering measurements were performed on single crystals of the antiferromagnetic compound Mn5Si3 in order to investigate the relation between the spin dynamics and the magneto-thermodynamic properties. It is shown that among the two stable antiferromagnetic phases of this compound, the high temperature one has an unusual magnetic excitation spectrum where propagative spin-waves and diffuse spin-fluctuations coexist. Moreover, it is evidenced that the inverse magnetocaloric effect of Mn5Si3, the cooling by adiabatic magnetization, is associated with field induced spin-fluctuations.
Magnetic phase diagram, magnetotransport and inverse magnetocaloric effect in the noncollinear antiferromagnet Mn$_5$Si$_3$
反铁磁体Mn $_5$ Si $_3$最近引起了人们的注意,因为非共线自旋排列已被证明产生拓扑异常霍尔效应和逆磁热效应。在这里,我们使用助熔剂生长法合成Mn $_5$ Si $_3$单晶。我们通过磁化确定了相图,并测量了磁阻和霍尔效应。我们发现在低温下的共线和非共线的反铁磁相,此外,第三个磁性相,在两个反铁磁相之间,具有铁磁特性。后者的磁性相可能是由铜夹杂物产生的应变,导致淬灭的混合字符在此化合物中的磁有序的波动。
Giant magnetocaloric effect driven by first-order magneto-structural transition in cosubstituted Ni-Mn-Sb Heusler compounds: predictions from \textit{Ab initio} and Monte Carlo calculations
利用密度泛函理论和热力学模型[Physical Review B 86,134418(2012)],在本文中,我们提供了一种方法来系统地筛选给定Heusler家族的化合物,以预测可以产生由一级磁结构转变驱动的巨磁热效应的化合物。我们将这种方法应用到两个Heusler系列Ni $_{2-x}$ Fe $_{x}$ Mn $_{1+z-y}$ Cu $_{y}$ Sb $_{1-z}$和Ni $_{2-x}$ Co $_{x}$ Mn $_{1+z-y}$ Cu $_{y}$ Sb $_{1-z}$,通过在Ni和Mn位点的共取代获得。我们预测了四个新的化合物,有潜力实现目标性能。我们的热力学参数的计算,相关的磁热应用程序,表明在预测的cosubstituted化合物的参数的改善可以是大的四倍相比,非化学计量的Ni-Mn-Sb和衍生的化合物在Ni网站,磁热效应已被实验观察到的单取代。这项工作建立了一个协议,以选择新的化合物,可以表现出大的磁热效应,并证明cosubstitution作为一种途径,更灵活的调谐器,以实现的结果,比现有的。
Magnetic and magnetotransport behavior of RFe5Al7 (R= Gd and Dy): Observation of re-entrant inverse-magnetocaloric phenomenon and asymmetric magnetoresistance behavior
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。
Improved magnetostructural and magnetocaloric reversibility in magnetic Ni-Mn-In shape-memory Heusler alloy by optimizing the geometric compatibility condition
本文报道了磁性形状记忆合金Ni $_{1.8}$ Mn $_{1.8}$ In $_{0.4}$的磁致伸缩可逆性和逆磁热效应的改善。我们表明,磁致伸缩和MCE的关键取决于奥氏体和马氏体相的几何相容性。从X射线衍射数据计算的变换矩阵中获得了关于两相相容性的详细信息。晶格参数的唯一性导致磁致伸缩和MCE的可逆性改善。在马氏体相变的热滞区,脉冲磁场作用下的最大相对长度变化为0.3%,绝热温度变化为$ΔT_{ad}\approx -10$ K。我们的研究结果表明,几何相容性的方法将允许一个设计材料的可逆磁致伸缩和可逆逆MCE在一阶磁结构相变的形状记忆Heusler合金。
Composition-Driven High-Entropy Alloys with Enhanced Magnetocaloric Properties
Indian Institute of Technology Kharagpur(印度理工学院卡拉格普尔分校);Chalmers University of Technology(查尔姆斯理工大学);Federal University of ABC(ABC联邦大学);Southern Illinois University(南伊利诺伊大学)
Giant magnetocaloric effect driven by indirect exchange in magnetic multilayers
磁性多层膜中的间接交换耦合,也称为Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY)相互作用,已知在控制磁化的层间排列方面非常有效。这种耦合通常在多层制造阶段固定,并且不允许器件应用所需的非原位控制。除了取向控制之外,还非常期望控制层内磁化的大小,理想地通过切换相关的RKKY耦合来接通/关断层内磁化。在这里,我们展示了一种磁性多层材料,结合热-以及场控制的RKKY交换,集中在一个稀释的铁磁合金层,并驱动它,虽然它的居里转变。薄铁磁体的这种开/关磁化切换在低场扫描内可重复且完全再现地进行,导致巨磁热效应,在~10 mT的外场下估计等温熵变为-10 mJ/K cm ^3,这大大超过了绝热退磁制冷系统中使用的最佳稀土基材料的性能。
Enhancement of the magnetocaloric effect driven by changes in the crystal structure of Al doped GGG, Gd3Ga5-xAlxO12 (0 < x < 5)
采用陶瓷合成方法制备了Gd 3Ga 5-xAlxO 12(0 < x < 5)固溶体,并通过X射线衍射、磁化率和等温磁化强度测量研究了其结构和磁性。我们的研究结果表明,随着x的增加,单位电池和更显着的反铁磁相互作用的收缩。尽管减少在磁场的应用和相应的减少在磁熵的变化,我们发现,Gd 3Al 5 O 12具有显着更高的观察(17%)和理论(14%)DS每单位质量比Gd 3Ga 5 O 12。每单位体积的理论增加DS(7%)是抵消增加的反铁磁相互作用在Gd 3Al 5 O 12。DS的差异是由Al离子取代Ga离子时质量和密度的降低所驱动的。这些结果突出了在考虑固态磁冷却材料时晶体结构变化的重要性。
Influence of short time milling in R5(Si,Ge)4, R =Gd and Tb, magnetocaloric materials
研究了短球磨时间对R5(Si,Ge)4 R =Gd,Tb磁热材料性能的影响。特别地,研究了研磨对原子结构、颗粒尺寸和形态、磁性和磁热效应的影响。在短的研磨时间(< 2.5h)下,实现了Gd5Si1.3Ge2.7和Tb5Si2Ge2颗粒尺寸减小至约3.5DSm。对于这两种组合物的主要差异是研磨效应的结构和磁性转变的耦合的后果。在Gd5Si1.3Ge2.7的情况下,二阶相变出现在高温球磨的结果。因此,在研磨150分钟后,磁热效应降低35%。有趣的是,在Tb5Si2Ge2中观察到相反的效果,其中磁热效应增加了23%,这是由研磨过程促进的内部应变引起的磁性和结构转变之间的耦合增强驱动的。
Multifunctional behavior of Mn-site doped antiferromagnetic Mn$_5$Si$_3$ alloys
本工作报告了对Ni和Cr掺杂的Mn $_5$ Si $_3$合金的磁电阻和磁热行为的详细研究,该合金具有通式Mn $_{5-x}$ A $_x$ Si $_3$(其中A = Ni/Cr; $x$ = 0、0.05、0.1和0.2)。纯的(未掺杂的)和掺杂的合金都显示出相当大的磁阻(MR)。在Mn位掺杂,无论是由Ni和Cr,在MR值的单调下降的结果。磁热效应(MCE),另一方面,被发现是有趣的,和所有的合金显示常规和逆MCE磁结构转变温度附近。在这两种类型的MCE观察到的,逆MCE被发现随着掺杂浓度的增加而减少,并与MR行为一致,而掺杂的结果在传统的MCE值显着增加。
A comparison of the spin-phonon behaviour of Fe$_2$P-based magnetocaloric materials
Uppsala University(乌普萨拉大学);National Institute for Materials Science (NIMS)(国立材料研究所);Institut Laue-Langevin(朗之万研究所);Technische Universität München(慕尼黑工业大学);Rutherford Appleton Laboratory(鲁瑟福阿普利顿实验室);Oak Ridge National Laboratory(橡树岭国家实验室);European Spallation Source ESS ERIC(欧洲散裂源)
Pyroelectric Control of Spin Polarization Assisted Coexistence of Giant Positive and Negative Magnetocaloric Effects
磁的电场控制是许多下一代自旋电子学应用的关键。铁电控制自旋极化2,3,随后在没有施加磁场的情况下电驱动可重复磁化反转4已被证明是该方向的里程碑。这篇文章提出了如何利用这些现象可以在一个相反的方式获得控制磁化,即使在没有电场。反过来,当受到不同的外加磁场作用时,三层结构的PbZr0.53Ti0.47O3-CoFe 2 O 4-PbZr0.53Ti0.47O3(PZT/CFO/PZT)纳米结构在相同的温度范围内同时表现出正磁热效应和负磁热效应.与传统的方法5 -9不同,本研究表明,仅通过磁热电耦合就可以获得巨型MCE。因此,发现使用麦克斯韦方程组计算的MCE熵变与现有巨型MCE值的报告一样大6,9,10。
Insight into magnetocaloric properties of Mn2Nb molecular magnet by relaxation calorimetry: A comprehensive case study
The H. Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences(波兰科学院尼沃德尼昌斯基核物理研究所);Research Center for Thermal and Entropic Science, Graduate School of Science, Osaka University(大阪大学研究生院热力学与熵科学研究中心);Department of Chemistry, Graduate School of Science, Osaka University(大阪大学研究生院化学系);Faculty of Chemistry, Jagiellonian University(雅盖隆大学化学学院)