在低于凯尔文度的温度下,LiGd_0.1Yb_0.9F₄的异常冷却能力

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 热力学是一种热力学.
• 低温生化技术 低温生化技术

背景情况:

• 亚磁性去磁制冷 (ADR) 对于低于凯尔文温度的冷却至关重要,但当前的磁性制冷剂面临着稳定性和效率问题.
• 现有的制冷剂经常遭受结构不稳定和有限的磁变化 (-ΔS_m),阻碍了实际的亚凯尔文应用.
• 依赖稀缺的资源是传统冷却技术的一个重大局限.

研究的目的:

• 开发一种新的,无水的磁性制冷剂,用于高效的低凯尔文度冷却.
• 为了解决结构不稳定性和低磁变化的局限性,当前的低凯尔文制冷剂.
• 为了提高磁脱磁制冷系统的性能.

主要方法:

• 一种新的无水磁性制冷剂的合成: LiGd$_{0.1}$Yb$_{0.9}$F$_{4}$.
• 引入Li+离子以减轻Gd3+和Yb3+离子之间的双极相互作用.
• 磁性排序温度的表征,磁性变化 (-ΔS_m),和特定的冷却能力.

主要成果:

• 合成的LiGd$_{0.1}$Yb$_{0.9}$F$_{4}$具有85mK的磁性排序温度.
• 实验 -ΔS_m达到136mJ cm−3 K−1 (0.68 K和2 T),超过了CrK(SO4) 2·12H2O的理论值的三倍以上.
• 在300mK时达到46.943mJ cm−3 T−1的特异冷却能力,是商业CrK的两倍多.

结论:

• LiGd$_{0.1}$Yb$_{0.9}$F$_{4}$为凯尔文以下的ADR提供了一个有前途的无水磁性制冷剂.
• 与现有的制冷剂相比,该材料显示了显著增强的磁变化和特异冷却能力.
• 这一进步提供了一个更有效和可靠的替代方案,可以在缺乏资源的情况下实现超低温.