综述：利用纳米粒子调节微环境以治疗脊髓损伤的最新进展

《Materials & Design》：Recent progress of manipulating microenvironment for spinal cord injury therapy using nanoparticles

室温下高冷却功率密度、宽工作温度范围和适中的磁热响应特性在新型全Heusler-like合金Mn?(Ti?.?Fe?.?)Sn中实现，其结构通过X射线衍射和拉曼光谱证实为六方晶系（空间群P63/mmc，D0??结构），居里温度接近室温。

　　

Sourav Mandal | Palash Nandi | Tapan Kumar Nath

印度西孟加拉邦卡拉格普尔印度理工学院物理系磁性与磁性材料实验室 - 721302

摘要

在高品质的多晶半金属类Full Heusler合金（FHLA）Mn₂(Ti_0.2Fe_0.8)Sn中，实现了室温（RT）下单位体积较大的冷却功率、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表现出与Mg₃Cd（或Ni₃Sn）相似的六方结构（空间群P63/mmc，编号194，Strukturbericht标识-D0₁₉），而非立方结构，这一点通过拉曼和X射线衍射研究得到了证实。此外，该合金还具有一种在Full Heusler合金（FHA）中较为罕见的独特微观结构特征。差示扫描量热法（DSC）和磁测量结果显示其居里温度接近室温。计算得出的Rhodes-Wohlfarth比（RWR）值为2.759（>1），表明该体系具有巡游铁磁体的特性。在6 T（特斯拉）磁场变化下，该FHLA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，相对冷却功率（RCP）为295.70 mJ/cm^-3，这些性能使其适用于小型工程设计，因为其成分成本低、矫顽力小、样品合成技术简便，并且能在较小体积内产生显著的冷却效果。此外，这种制冷剂还可以用于调节常见挥发性有机化合物（VOCs）在室温附近的液化和固化过程。这一发现无疑加深了人们对FHA复杂磁行为和显著磁热效应的理解，因为FHA具有不寻常的独特结构、独特的微观形态以及接近室温的居里温度。

章节摘录

引言

据报道，Full Heusler合金Mn₂TiSn表现出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 Heusler合金中存在两种磁性状态的共存。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]。

样品制备

首先，采用传统的电弧熔炼方法，在电弧熔炼炉中制备了质量约为5克的非化学计量比的四元多晶块状锭材，其中Sn的含量约为……%。初始原料（Mn、Ti、Fe和Sn）按适当的比例加入铜模具（水冷铜炉）中，并在6.0×10^?6 mbar的基压下进行熔炼。熔炼过程在高度纯化的（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常规晶胞。通过结合布拉格衍射定律（2dsinθ = nλ）进行计算……

结论

总之，在高品质的多晶亚稳态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）。这种FHLA具有与Mg₃Cd（或Ni₃Sn）相似的六方结构（空间群P63/mmc，编号194，Strukturbericht标识-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了证实。

CRediT作者贡献声明

Tapan Kumar Nath：负责撰写、审稿与编辑、监督工作以及资源调配和资金获取。 Palash Nandi：负责数据整理。 Sourav Mandal：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、软件使用、方法设计、实验研究、数据分析、概念构建以及数据整理。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性声明

如需获取支持本研究结果的数据，可向作者提出合理请求。

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，并感谢Susanta Banerjee教授（印度理工学院卡拉格普尔分校材料科学中心）提供的DSC测量设备。作者S. M. 对印度政府大学资助委员会（UGC）在其五年研究期间提供的财政支持表示衷心感谢（UGC参考编号：1398/CSIR-UGC NET 2018）。