Study on the meta-magnetocaloric effect under high pressure

高压下元磁热效应研究

基本信息

批准号：
18K04922
负责人：
梅原出
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K04922/
关键词：
熱磁気量効果圧力単結晶磁気冷凍メタ磁性

项目摘要

巨大な熱磁気量効果を示すGd5SixGe5-xの系に注目した。初年度は、（１）このシステムでGd5Ge4の高圧下での磁気特性を吟味すること。（２）磁気熱量測定用の圧力セルを作成する事　の２点を重視して研究を行なった。加えて、関連物質の開発も行った。（１）Gd5Ge4の高圧下での磁気特性について　①チョコラルスキー法による単結晶の育成に成功した。②既に開発済みの小型圧力セルを用いて圧力下での磁化測定を行った。③上記の研究結果により、c軸方向では基底状態が反強磁性状態にあったものが0.5GPa以下の比較的低い圧力下で強磁性に変化する事が分かった。（２）磁気熱量測定用の圧力セルを作成した。（３）関連物質の作製Gd5Ge4の関連物質であるNd5Si4やPr5Si4の単結晶が同様の育成方法で育成する事ができた。さらに、これらの物質の磁気特性・電気特性の実験的研究を行った。結晶構造を反映した極めて異方的な磁気特性を有している事、水素の液化を計画する際は磁気転移点、磁気特性がこの目的によく合致していることなどが分かった。２年目から最終年度においては、初年度の成果に基づき、磁気冷凍冷却実験が行えるセルを開発し、MPMSに実装した。結果、極めて有効な磁気冷凍実装システムの構築に成功した。このシステムを用い、Gd5Ge4の磁気冷却テストを行った。Gd5Ge4は、磁化測定の結果から、極めて良好な磁気冷凍が期待されていたが、実装試験の結果は、磁化測定の結果から期待される冷却能力を有さないことがわかった。これは、現在行われている磁気特性の測定のみから、磁気冷凍能力を議論する研究のトレンドに警鐘を鳴らす結果となっている。初年度、単結晶育成に成功した、Nd5Si4やPr5Si4について、右手系、左手系のカイラリティの作り分けができることが判明し、今後の磁性物理学に新たな道を開き得る系を発見した。

我们重点关注 Gd5SixGe5-x 系统，它表现出巨大的热磁效应。第一年，我们将：（1）利用该系统检测Gd5Ge4在高压下的磁性能； (2)我们的研究重点有两点：创建用于磁热法的压力池。此外，还开发了相关物质。 (1) 关于Gd5Ge4在高压下的磁性能 ① 我们利用直拉法成功地生长了单晶。 ② 使用已经开发的小型压力传感器进行压力下的磁化测量。 ③从上述研究结果发现，在c轴方向，基态是反铁磁性的，但在0.5 GPa以下的较低压力下，基态转变为铁磁性。 (2) 制作了磁量热法压力传感器。 (3)相关物质的制备作为Gd5Ge4的相关物质的Nd5Si4和Pr5Si4的单晶可以使用相同的生长方法来生长。此外，我们对这些材料的磁性能和电性能进行了实验研究。研究发现它具有反映其晶体结构的极其各向异性的磁特性，并且其磁转变点和磁特性非常适合规划氢液化的目的。从第二年到最后一年，基于第一年的成果，开发了一个能够进行磁制冷冷却实验的单元，并在MPMS中实现。结果，我们成功构建了极其有效的磁制冷安装系统。使用该系统，我们对 Gd5Ge4 进行了磁冷却测试。根据磁化测量结果，Gd5Ge4 预计具有极好的磁制冷能力，但安装测试结果显示，它不具备磁化测量预期的冷却能力。这对当前仅通过磁特性测量来讨论磁制冷能力的研究趋势提出了警告。第一年，我们发现 Nd5Si4 和 Pr5Si4 可以产生右手和左手手性，并成功生长为单晶，并发现了一个可以为未来磁物理开辟新途径的系统。

项目成果

期刊论文数量（34）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Magnetic Property of Gd5Ge4 Single Crystal under Pressure

Gd5Ge4单晶在压力下的磁性能

DOI：
10.7566/jpscp.30.011193
发表时间：
2020
期刊：
JPS Conf. Proc.
影响因子：
0
作者：
Kaori Yokota;Miki Nakashima1;Minami Kimura;Masatomo Uehara;Jun Gouchi;Yoshiya Uwatoko; Izuru Umehara
通讯作者：
Izuru Umehara

カゴ状化合物RRu2Zn20 (R = La, Pr)のIn置換効果

笼状化合物RRu2Zn20（R=La、Pr）的取代效应