三角晶格反铁磁材料

无液氦亚开尔文制冷

一种在退磁冷却过程中展现巨磁热效应的自旋超固态候选材料，其最低制冷温度可低于100 mK，为无液氦极低温制冷提供新途径。

Xiang, Junsen · Zhang, Chuandi · Gao, Yuan · Schmidt, Wolfgang F. · Schmalzl, Karin · Wang, Chin Wei · 李博 · 席宁 · 刘鑫 · Jin H. · 黎刚 · 沈军 · 陈子瑜 · 戚扬 · 万源 · 金文涛 · 李未 · 孙培杰 · 苏刚

Nature 2024

参数信息

最低制冷温度

<100 mK

谷状低温区数量

2

技术优势

制冷可达百毫开以下

退磁冷却过程最低温度低于100 mK，可直接用于需要极低温的科研与工程场景。

无液氦依赖

该材料基于固态磁热效应实现制冷，有望缓解液氦短缺问题，尤其在亚开尔文温区提供替代方案。

理论与实验吻合

退磁冷却曲线与易轴海森堡模型的理论模拟高度一致，且实验确定了临界场序列，为材料性能预测提供依据。

证实自旋超固态

中子衍射揭示三子晶格自旋固体序与层间非公度共存，定位了自旋超固态相，为凝聚态超固态研究提供新平台。

应用场景

• 磁制冷材料：利用巨磁热效应，在退磁过程中实现高效制冷，取代传统磁制冷工质。
• 氦资源替代技术：作为固态制冷介质，摆脱对液氦的依赖，缓解氦资源短缺。
• 低温恒温器部件：可集成到低温恒温器中，提供低于100 mK的冷源。
• 空间探测器冷却：为空间探测器提供无液氦的亚开尔文制冷，适合长期在轨运行。