Usædvanlig sjælden jordforbindelse åbner døren til en ny klasse af funktionelle materialer

Forskere ved det amerikanske energiministeriums Ames-laboratorium har opdaget en tidligere ukendt diskontinuerlig magnetoelastisk overgang i en intermetallisk sjælden jord. Mekanismen for materialets skiftende magnetiske tilstand er så usædvanlig, det giver nye muligheder for opdagelse af lignende materialer.

Materialer, der besidder magnetoelastiske faseovergange, er meget eftertragtede i en række udviklende teknologier, herunder kalorie- varme- og kølesystemer. Materialer, der viser denne ejendom, er sjældne, og menes udelukkende at være overgangsmetalbaserede.

Men Ames Laboratory -forskergruppen fandt ud af, at en sjælden jordforbindelse fremstillet af Europium og Indium, Eu2In, viste en opsigtsvækkende skarp magnetisk faseovergang ledsaget af en kæmpe magnetokalorisk effekt (temperaturændring) og ingen hysterese.

"Dette var et meget overraskende resultat og et af de mindst forventede steder at finde et sådant fænomen, "sagde Yaroslav Mudryk, en videnskabsmand fra Ames Laboratory. "Så dette repræsenterer det første eksempel på, hvad der potentielt kan blive en ny klasse af materialer."

"Den magnetiske faseovergang kan forklares ved en usædvanlig elektronudveksling mellem de to elementer i forbindelsen, med elektroniske indiumstater, der overlapper dem med Europium, "sagde Durga Paudyal, en videnskabsmand fra Ames Laboratory.

"Nu hvor vi har set denne mekanisme og er i stand til at forklare, hvordan den fungerer, vi kan bruge denne viden til at lede efter lignende, men bedre materialer, en der kan bruges i fremtidige applikationer som magnetisk køling, "sagde Vitalij Pecharsky, Ames laboratorieforsker og fremtrædende professor i materialevidenskab og teknik ved Iowa State University.

Forskningen diskuteres yderligere i papiret, "Ikke-hysteretisk førsteordens faseovergang med stor latent varme og kæmpe lavfelt magnetokalorisk effekt, "skrevet af F. Guillou, A.K. Pathak, Paudyal, Y. Mudryk, F. Wilhelm, A. Rogalev, og V.K. Pecharsky; og udgivet i Naturkommunikation .

Røntgenabsorption og magnetiske cirkulære dikroismeeksperimenter blev udført ved ID12-strålelinjen i European Synchrotron Radiation Facility, ESRF, Frankrig.