25. О.В. Коплак. Магнитокалорический эффект в микро и наноструктурах из редкоземельных металлов

16 февраля 2023 г. состоялось 25-е заседание научного семинара "КОМПОЗИТЫ: технологии создания, исследование и оптимизация свойств, моделирование, применение". Доклад "Магнитокалорический эффект в микро и наноструктурах на основе редкоземельных металлов" сделала О.В. Коплак, д.ф.-м.н., заведующий лабораторией физико-химических исследований ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка), профессор Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова Аннотация В докладе будут рассмотрены способы управлением магнитокалорическим эффектом (МКЭ) в микро и наноструктурах на основе редкоземельных металлов (Ho, Gd, Pr, Dy). Ожидаемый экономический эффект связан, как с простотой реализации магнитного охлаждающего цикла, экономией энергии, так и с экологически чистым процессом МКЭ. Будут рассмотрены термодинамические принципы МКЭ, учитывающие роль магнитного поля и обменного взаимодействия между спинами ферромагнетика в процессе фазового перехода. В докладе будут предоставлены результаты нашего исследования МКЭ, вызванного множественными спин-переориентационными переходами в субмикронных пленках гольмия Ho, переходом пара-ферромагнетик в тонких пленках Gd и микропроводах на основе редкоземельных металлов [1-3]. Рис.1. (а) Зависящий от анизотропии магнитокалорический эффект в гольмии открывает новые возможности для управления и оптимизации МКЭ в тонких магнитных пленках. (б) Управление величиной МКЭ в пленках Gd за счет изменения локальных внутренних напряжений вблизи структурных дефектов (дислокаций, двойников и т. д.). (в) Величина МКЭ может быть увеличена в микропроводах RE-TM путем контроля теплообмена с окружающей средой. Влияние «немагнитных» факторов, таких, как механические напряжения, в улучшении холодопроизводительности и в изменении магнитной части энтропии будет реализовано на примере тонких плёнок Gd, выращенных на подложках с разной кристаллографической ориентацией. Исследования роли толщины пленки, спинового момента атомов, спин-орбитального взаимодействия и магнитной анизотропии в МКЭ позволят сформулировать физико-технические параметры рабочего тела, и параметры цикла (частота изменения поля и его амплитуда), приближающие холодильную машину к теоретическому пределу. Список статей по теме доклада 1. Koplak O., Morgunov R., Medapalli R., Fullerton E. E., Mangin S., Strong magnetocaloric effect induced by spin reorientation transitions in epitaxial Ho thin films, Phys. Rev. B 102, 134426 (2020)
2. O.V. Koplak, S.N. Kashin, R.B. Morgunov. Strain engineering of magnetocaloric effect in W/Gd/W/MgO structures // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Vol. 564, Part 2, P. 170164. (2022).
3. Дворецкая Е.В., Сидоров В.Л., Коплак О.В., Королев Д.В., Пискорский В.П., Валеев Р.А., Моргунов Р.Б. Магнитокалорический эффект в аморфно-кристаллических микропроводах PrDyFeCoB// Физика твердого тела. Т. 64. Вып. 8. С. 984-992. (2022). 10.21883/FTT.2022.08.52694.373