近日，中國科學院金屬研究所研究員李昺、中國科學院物理研究所副研究員項俊森等發現新型極低溫磁制冷材料——鐵磁性NH4GdF4。該研究預示著鐵磁性材料是一條行之有效的極低溫磁制冷技術路線。相關成果發表于《美國化學會志》。
極低溫制冷技術在量子計算和空間探測等高技術領域以及基礎物理研究領域均起到了不可替代的重要作用。目前，極低溫制冷技術主要有3He吸附制冷、3He/4He 稀釋制冷和絕熱退磁制冷。當前，全球范圍內3He資源的極具短缺為極低溫磁制冷技術的發展帶來全新的機遇。雖然以鎵酸釓石榴石晶體Gd?Ga?O??（GGG）為代表的一系列極低溫磁制冷材料均已實現應用，但是其反鐵磁基態的物理本質決定了必須依賴超導磁體產生的高磁場。超導磁體體積大且磁屏蔽系統極為復雜，為空間應用帶來了諸多挑戰。
針對上述問題，科研人員一直致力于研制超低磁場驅動的磁制冷新材料。前期研究中，團隊發現了4 K溫區的鐵磁性LiHoF4晶體，5 kOe磁場下磁熵變高達 16.7 J kg-1K-1。在此基礎上，團隊 又發現了極低溫溫區鐵磁性NH4GdF4，其各項性能大幅超越GGG，為緊湊型、輕量化極低溫磁制冷系統研發奠定了材料基礎。NH4GdF4在 Tc = 0.85 K發生鐵磁性轉變，鐵磁態具有大磁矩和低磁晶各向異性，小磁場下可磁化飽和。
研究表明NH4GdF4可取代GGG成為極低溫溫區磁制冷的新材料，能夠大幅降低制冷系統的體積和重量。（來源：中國科學報 孫丹寧）
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