受挫 Gd3+ 双钙钛矿作为亚 100 mK 绝热退磁制冷的高性能磁热材料
Frustrated Gd3+ Double Perovskites as High-Performance Magnetocaloric Materials for Sub-100 mK Adiabatic Demagnetization Refrigeration
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中文总结 AI 辅助
本研究提出 Gd3+ 双钙钛矿 Ba2GdSbO6 和 Sr2GdSbO6 作为磁热材料，通过受挫几何与交换/偶极相互作用抑制反铁磁有序，实现亚 100 mK 绝热退磁制冷，创下 Gd3+ 磁体最低 ADR 温度纪录。
中文摘要 AI 辅助
实现低于 100 mK 的温度对于推进量子技术和探索基础量子现象至关重要。虽然顺磁盐传统上实现了绝热退磁制冷（ADR），但其局限性推动了对其更有效替代方案的探索。在本工作中，我们提出了基于 Gd3+ 的双钙钛矿 Ba2GdSbO6 和 Sr2GdSbO6 作为高性能磁热材料。从 2 K 和 5 T 起始 ADR，这些化合物在小的有限磁场下分别达到 67 mK 和 68 mK，在零场下分别达到 83 mK 和 78 mK，这是 Gd3+ 磁体（S = 7/2）在这些条件下报道的最低 ADR 温度。受挫几何结构以及交换和偶极相互作用的复杂相互作用将其反铁磁有序温度抑制到 Ba2GdSbO6 的 100 和 166 mK 以及 Sr2GdSbO6 的 190 mK，同时保持了出色的熵密度，分别为 189 mJ K-1 cm-3 和 201 mJ K-1 cm-3。值得注意的是，Ba2GdSbO6 即使在 0.5 T 的有限磁场下也能维持亚 100 mK 的冷却，使其在实际 ADR 应用中特别有前景。
英文摘要
Achieving temperatures below 100 mK is essential for advancing quantum technologies and exploring fundamental quantum phenomena. While paramagnetic salts have traditionally enabled adiabatic demagnetization refrigeration (ADR), their limitations have driven the search for more effective alternatives. In this work, we present Gd3+-based double perovskites, Ba2GdSbO6 and Sr2GdSbO6, as high-performance magnetocaloric materials. Starting ADR from 2 K and 5 T, these compounds reach 67 mK and 68 mK in small finite magnetic fields, and 83 mK and 78 mK in zero field, respectively, which are the lowest reported ADR temperatures for Gd3+ magnets (S = 7/2) under these conditions. The frustrated geometry and the complex interplay of exchange and dipolar interactions suppress their antiferromagnetic ordering temperatures to 100 and 166 mK for Ba2GdSbO6 and 190 mK for Sr2GdSbO6, while maintaining an outstanding entropy density of 189 mJ K-1 cm-3 and 201 mJ K-1 cm-3, respectively. Notably, Ba2GdSbO6 sustains sub-100 mK cooling even at finite fields of 0.5 T, making it particularly promising for practical ADR applications.
发表机构
- University of Augsburg（奥格斯堡大学）
- University of Leipzig（莱比锡大学）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
