Insights into the magnetocaloric effect of Gadolinium: A DFT Exploration of Structural, Electronic, and Magnetic Features in Bulk and Film configurations
A. Endichi, H. Bouhani, O. Baggari, H. Zaari, O. Mounkachi, A. El Kenz, A. Benyoussef
Gadolinium stand as the favored choice among magnetic refrigerant materials for numerous active magnetic regenerator (AMR) prototypes due to its remarkable ability to exhibit a substantial change in magnetic entropy. This unique characteristic arises from its status as one of the elemental ferromagnets with a high Curie temperature, closely aligning with room temperature conditions, and undergoing a second-order magnetic phase transition. In this comprehensive study, we employ density functional theory (DFT) calculations to explore the structural, electronic, and magnetic properties of both Gadolinium bulk and film configurations. Our primary objective is to gain a deeper understanding of the intricate physics underlying the intriguing magnetocaloric features observed in Gadolinium. This investigation provides valuable insights into the potential applications and the broader implications of Gadolinium in the realm of magnetic refrigeration technology.
Unveiling the potential of NdPO4 magnetocaloric phases in cryogenic refrigeration
International University of Rabat（拉巴特国际大学）；Institut Quantique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学量子研究所）；Université de Lorraine, CNRS, IJL（洛林大学、法国国家科学研究中心、IJL）；MAScIR, Mohammed VI Polytechnic University（马斯基尔研究所、穆罕默德六世polytechnic大学）
Influence of hydrogenation on the vibrational density of states of magnetocaloric $\mathrm{LaFe}_\mathrm{11.4}\mathrm{Si}_\mathrm{1.6}\mathrm{H}_{1.6}$
我们报道了磁弹性耦合对LaFe $_{11.4}$ Si $_{1.6}$ H $_{1.6}$的磁热性质的影响，我们用$^{57}$ Fe核共振非弹性X射线散射测量和基于密度泛函理论的第一性原理计算确定了在铁磁低温和顺磁高温相的振动态密度。在实验和计算中，我们观察到显着的差异之间的非氢化和氢化样品的Fe-部分VDOS的形状。这表明氢不仅使一级相变的温度发生移动，而且对Fe-子系统的弹性响应也有显著的影响。反过来，通过进入低体积PM相观察到的Fe VDOS的异常红移在氢化中幸存下来。因此，在整个相变的Fe特定的振动熵$ΔS_\mathrm{lat}$的变化具有相同的符号作为磁性和电子的贡献。DFT计算表明，相同的机制，这是与Fe子系统的巡回电子变磁性的后果，是有效的氢化和他的无氢化合物。尽管与无氢系统相比减少了50%，但在FM到PM转变期间测量的3.2 \pm 1.9 J/kgK的变化$ΔS_\mathrm{lat}$对总等温熵变$ΔS_\mathrm{iso}$的贡献显著且协同地为35%。氢化被观察到诱导整体蓝移的Fe-VDOS相对于H-自由化合物;这种效果，连同观察到的增强的德拜温度，是一个指纹的Fe亚晶格的硬化氢掺入。此外，从NRIXS和DFT数据确定了LaFe $_{11.4}$ Si $_{1.6}$ H $_{1.6}$的平均德拜声速。
Identification of materials with strong magneto-structural coupling using computational high-throughput screening
磁致伸缩、磁热效应和磁电效应等重要现象都是由磁自由度和结构自由度的耦合引起的，或者可以通过磁自由度和结构自由度的耦合来增强。自旋和晶格的耦合也影响磁性材料中的输运和结构性质，特别是在相变附近。在本文中，我们提出了一种方法来筛选材料的强磁结构耦合通过评估的局部磁位形的原子力的影响，使用密度泛函理论（DFT）。我们采用了无序的本地矩的方法在一个超晶胞配方，以探测不同的磁局部配置和他们的力量，并进行了高通量的搜索晶体学开放数据库中的二元和三元化合物。我们确定了一个列表中的材料具有较强的自旋-晶格耦合，其中几个已经知道显示磁晶格耦合现象，如Fe 3 O 4和CrN。其他如Mn_2CrO_4和CaFe_7O_（11）的研究较少，尚未在实验和应用中显示出它们的潜力。
