Alta entropía: una estrategia general para ampliar la temperatura de funcionamiento de la refrigeración magnética

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada
• El magnetismo

Sus antecedentes:

• Los compuestos de alta entropía ofrecen propiedades magnéticas sintonizables, pero su naturaleza compleja y desordenada dificulta una investigación detallada.
• La comprensión de los mecanismos funcionales magnéticos en estas aleaciones es crucial para el diseño de materiales avanzados.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el efecto magnetocalórico (MCE) en el compuesto intermetálico de alta entropía Gd$_{0.2}$Tb$_{0.2}$Dy$_{0.2}$Ho$_{0.2}$Er$_{0.2}$.
• Para aclarar el papel de la distorsión de la celosía y el trastorno químico en las propiedades de MCE.

Principales métodos:

• Caracterización experimental que incluye análisis de la microestructura a escala atómica y mediciones de la función de distribución de pares atómicos.
• Primeros cálculos de principios para determinar la estructura electrónica y las interacciones magnéticas.
• Análisis del rendimiento del efecto magnetocalórico y el rango de temperatura.

Principales resultados:

• El compuesto de alta entropía Gd$_{0.2}$Tb$_{0.2}$Dy$_{0.2}$Ho$_{0.2}$Er$_{0.2}$Co$_{2}$ muestra un rango de temperatura MCE significativamente más amplio (983 K) en comparación con ErCo$_{2}$, con una capacidad de refrigeración comparable.
• La distorsión de la red estabiliza la estructura cúbica e introduce el desorden químico alrededor de los átomos magnéticos.
• La energía de correlación promedio mejorada y la distribución elemental aleatoria contribuyen a una temperatura de Curie más alta y un MCE más amplio.

Conclusiones:

• La distorsión de la red y el desorden químico son factores clave para modular el MCE en aleaciones de alta entropía.
• Este estudio avanza en la comprensión del comportamiento magnético en sistemas de alta entropía y su potencial para la refrigeración magnética.
• Promueve una mayor investigación sobre compuestos funcionales de alta entropía para aplicaciones avanzadas.