Wetenschappers van het Ames Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy hebben een eerder onbekende discontinue magneto-elastische overgang ontdekt in een zeldzame-aarde intermetallische. Het mechanisme van de veranderende magnetische toestand van het materiaal is zo ongewoon, het biedt nieuwe mogelijkheden voor het ontdekken van soortgelijke materialen.

Materialen met magneto-elastische faseovergangen zijn zeer gewild voor een aantal zich ontwikkelende technologieën, inclusief calorische verwarmings- en koelsystemen. Materialen die deze eigenschap vertonen zijn zeldzaam, en worden verondersteld uitsluitend op overgangsmetaal gebaseerd te zijn.

Maar de onderzoeksgroep van Ames Laboratory ontdekte dat een zeldzame aardverbinding gemaakt van Europium en Indium, Eu2In, vertoonde een verrassend scherpe magnetische faseovergang vergezeld van een gigantisch magnetocalorisch effect (verandering in temperatuur) en geen hysterese.

"Dit was een zeer verrassend resultaat en een van de minst verwachte plaatsen om een ​​dergelijk fenomeen te vinden, " zei Yaroslav Mudryk, een Ames Laboratory-wetenschapper. "Dus dit is het eerste voorbeeld van wat mogelijk een nieuwe klasse materialen kan worden."

"De magnetische faseovergang kan worden verklaard door een ongebruikelijke uitwisseling van elektronen tussen de twee elementen in de verbinding, waarbij de elektronische toestanden van Indium overlappen met die van Europium, " zei Durga Paudyal, een Ames Laboratory-wetenschapper.

"Nu we dit mechanisme hebben gezien en kunnen uitleggen hoe het werkt, we kunnen deze kennis gebruiken om vergelijkbare maar betere materialen te zoeken, een die kan worden gebruikt in toekomstige toepassingen zoals magnetische koeling, " zei Vitalij Pecharsky, Ames Laboratory Scientist en Distinguished Professor of Materials Science and Engineering aan de Iowa State University.

Het onderzoek wordt verder besproken in de paper, "Niet-hysteretische eerste-orde faseovergang met grote latente warmte en gigantisch laagveld magnetocalorisch effect, " geschreven door F. Guillou, AK Pathak, D.Paudyal, Y. Mudryk, F. Wilhelm, A. Rogalev, en VK Pecharski; en gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Röntgenabsorptie en magnetische circulair dichroïsme-experimenten werden uitgevoerd op de ID12-bundellijn van de European Synchrotron Radiation Facility, ESRF, Frankrijk.