Lograr refrigerantes magnéticos con grandes cambios de entropía magnética y bajas temperaturas de orden magnético

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La termodinámica
• Las criogénicas

Sus antecedentes:

• La refrigeración por desmagnetización adiabática (ADR, por sus siglas en inglés) es crucial para aplicaciones a temperaturas ultrabajas.
• Los refrigerantes magnéticos actuales se enfrentan a limitaciones para lograr bajas temperaturas de orden y altos cambios de entropía magnética.
• La optimización de los refrigerantes magnéticos es clave para el avance de la tecnología ADR.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos refrigerantes magnéticos para mejorar el rendimiento de la ADR.
• Investigar los efectos combinados de Gd3+ e Yb3+ en las propiedades magnéticas.
• Identificar los refrigerantes superiores para las etapas específicas de temperaturas ultrabajas.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de los compuestos de fluoruro Gd-Yb (Gd_x Yb_1-x F₃).
• Medición de los cambios de entropía magnética (-ΔS_m) y las temperaturas de ordenamiento magnético (T₀).
• Evaluación del rendimiento de los materiales sintetizados como refrigerantes magnéticos en intervalos de temperatura específicos.

Principales resultados:

• Gd_0.1 Yb_0.9 F₃ y Gd_0.3 Yb_0.7 F₃ muestran valores de registro -ΔS_m en el rango de 0.4-1.0 K.
• Gd_0.7 Yb_0.3 F₃ muestra valores superiores de -ΔS_m en el rango de 1-4 K a 2 T.
• El estudio demuestra una regulación efectiva de -ΔS_m y T₀ mediante la variación de las relaciones Gd/Yb.

Conclusiones:

• Los nuevos compuestos de fluoruro Gd-Yb representan los refrigerantes magnéticos más eficientes para la tercera y cuarta etapa de la ADR hasta la fecha.
• Estos materiales ofrecen un avance significativo en el logro de temperaturas ultrabajas para la investigación científica.
• Los hallazgos allanan el camino para las tecnologías de refrigeración de próxima generación.