由于螺旋对称性，在隔热材料CsCu2I3中诱导出了低频光学声子

《Materials Today Physics》：Screw symmetry induced low-frequency optical phonons in heat-insulating CsCu 2I 3

室温下高冷却功率密度全海森堡类合金Mn?(Ti?.?Fe?.?)Sn的研究，揭示了其独特的六方D0??结构（空间群P63/mmc）及近室温居里温度，在6T磁场变化下实现20 K工作温度范围、285.51 mJ·cm?3制冷容量，为微型磁热技术提供新材料基础。

　　

Sourav Mandal|Palash Nandi|Tapan Kumar Nath

印度理工学院卡拉格普尔分校物理系磁性与磁性材料实验室，西孟加拉邦721302

摘要

在高质量的多晶半金属类Full Heusler合金（FHLA）Mn₂(Ti_0.2Fe_0.8)Sn中，实现了室温（RT）下单位体积较大的制冷功率、较高的工作温度范围，以及在居里温度附近适中的磁热响应（MCR）。在室温下，这种FHLA展现出与Mg₃Cd（或Ni₃Sn）类似的六方结构（空间群P63/mmc，编号194，Strukturbericht名称D0₁₉），而非立方结构，这一点通过拉曼光谱和X射线衍射实验得到了证实。该合金还具有一种独特的微观结构特征，这在Full Heusler合金（FHA）中较为罕见。差示扫描量热法（DSC）和磁测量结果表明其居里温度接近室温。计算得出的Rhodes-Wohlfarth比（RWR）值为2.759（>1），表明该体系具有铁磁体的特性。在6特斯拉（T）的磁场变化下，该合金的工作温度范围（ΔT_FWHM）高达约20 K，制冷能力（RC）为285.51 mJ.cm^-3，相对制冷功率（RCP）为295.70 mJ.cm^-3，这使其在微型工程设计中具有广泛应用潜力，因为其成分成本低、矫顽力小、样品制备简单，并且能够在小体积内提供显著的制冷效果。此外，这种制冷剂还可用于在室温附近调控常见挥发性有机化合物（VOCs）的液化和固化过程。这一发现无疑加深了我们对FHA复杂磁行为及其显著磁热效应的理解，因为它具有独特的结构、微观形态以及接近室温的居里温度。

章节摘录

引言

Full Heusler合金Mn₂TiSn被报道具有特殊的结构和复杂的磁性质。从头算计算理论预测，在施加压力（P > 0）的情况下，Mn₂TiSn合金中存在两种磁性状态共存。研究表明，Mn₂TiSn的磁性质源于其不同磁性子晶格之间的铁磁相互作用和反铁磁相互作用之间的竞争[1]。值得注意的是...

样品制备

首先，采用传统的电弧熔炼法在电弧熔炼炉中制备了高质量的非化学计量比的四元多晶块状锭材，其中Sn的质量占比约为5克。原料金属元素Mn、Ti、Fe和Sn按适当的比例加入铜模（水冷铜炉）中，并在6.0×10^?6 mbar的基压下进行熔炼。熔炼过程在高纯度（5N）惰性氩气环境中进行...

结构表征

尽管属于Full Heusler合金，但在室温下，Mn₂(Ti_0.2Fe_0.8)Sn体系呈现六方结构的Mg₃Cd或Ni₃Sn型结构，空间群为P63/mmc（编号194），而非立方结构。图1(c)展示了该六方结构的传统晶胞。通过结合布拉格衍射定律（2dsinθ = nλ）进行计算...

结论

总之，在高质量的多晶亚稳态Full Heusler合金（FHLA）Mn₂(Ti_0.2Fe_0.8)Sn中，实现了室温下的磁热响应（MCR）。该合金具有与Mg₃Cd（或Ni₃Sn）类似的六方结构（空间群P63/mmc，编号194，Strukturbericht名称D0₁₉），而非立方结构的L2₁或B2型。这一结论通过X射线衍射和拉曼分析得到证实。

CRediT作者贡献声明

Tapan Kumar Nath：撰写、审稿与编辑、监督、资源获取、资金筹措。Palash Nandi：数据管理。Sourav Mandal：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、软件使用、方法设计、实验研究、数据分析、概念构建

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

数据获取声明

如需获取支持本研究的数据，可向作者提出合理请求。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究的个人关系。

致谢

作者衷心感谢印度理工学院卡拉格普尔分校物理系提供的SQUID测量设施。同时感谢Susanta Banerjee教授（IIT Kharagpur材料科学中心）提供的DSC测量设备。作者S. M.也非常感谢印度政府大学拨款委员会（UGC）在其五年研究期间提供的财政支持（UGC参考编号：1398/CSIR-UGC NET 2018）。