磁性金属间化合物中磁晶耦合增强机理与调控

There are very strong magnetoelastic couplings in some intermetallic compounds with magnetic ordering. Under external magnetic field or pressure, they show giant magnetocaloric and barocaloric effects. The synthesis method of these compounds greatly affects the microstructure and internal strain, even their ground state. High temperature and high pressure synthesis method will be employed to modulate magnetoelastic coupling in some typical intermetallic compounds. The effects of high pressure (1-6 GPa) on their magnetic phase transition and crystal structure, and the coupling strength will be investigated in this project. We expected to get a comprehensive understanding for the intrinsic relationship between magnetocaloric and barocaloric effect. It is also expected that a lower magnetic field can trigger giant entropy change effect by tuning the materials to a critical ground state.

磁有序金属间化合物中存在着强烈的磁弹性耦合，在外部磁场和压力场作用下表现出磁热效应和压热效应。材料的合成方法对于材料的微观结构、内应力和基态性质有重要的影响。本项目拟采用高温高压合成方法研究合成条件对于典型金属间化合物中的磁晶耦合进行调制。探索高压（1-6GPa）合成条件对于磁相变和晶体结构相变温度、磁晶耦合强度的影响规律。通过对磁弹性耦合的调制研究，深入理解磁熵效应与磁热效应的内在关系。寻找将材料的基态调制于临界场附近的途径，期待降低获得巨大熵变所需的触发外磁场。

压力可以提供一个有效而且清洁的重要手段来改变与调制材料的物理性质。利用压力增强磁性材料的磁熵效应及其机理研究是凝聚态物理和材料科领域关注重要课题之一。压力使得原子层间距减少，从而增强层间相互作用，甚至诱发晶体结构转变或磁结构转变。因此，进一步研究理解巨大磁熵效应的物理本质，需要综合考虑磁性材料中的多场耦合竞争机制。.项目主要研究了关注三类压力对材料物性影响过程：第一、是研究材料合成过程中高压对材料性能的影响。第二、是研究磁性材料在施压等静压时，晶体结构、磁结构以及磁热效应随压力大小演变的过程。第三、原子替代，即化学压力对物性的影响。尽管通过元素替代实现化学压力调制时，不可避免引起缺陷，但是化学压力也有其优点，既可以施加正压也可以施加负压。.发现高温高压合成方法可以有效调控磁热效应，尤其是在低磁场下的磁熵效应增强，以及提高材料热导率等对实际应用具有积极意义。