圖1. Gd_9.33[SiO₄]₆O₂材料的比熱及磁熵分析，該材料在50 mK時(shí)仍未有長(zhǎng)程磁有序的跡象，其高場(chǎng)下的磁熵變數(shù)值遠(yuǎn)高于通用磁制冷工質(zhì)Gd₃Ga₅O₁₂（GGG）和LiGdF₄（LGF）。

近期，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心龍有文研究員團(tuán)隊(duì)與深圳大學(xué)曾昱嘉教授和崔宏志教授團(tuán)隊(duì)合作，提出了一種以強(qiáng)關(guān)聯(lián)自旋無序來實(shí)現(xiàn)低溫下大體積磁熵變的方法，并在釓硅酸鹽Gd_9.33[SiO₄]₆O₂體系中得到了驗(yàn)證。該材料具有非常高的磁離子密度（1.78 × 10^22?cm^-3），即使在極低的50 mK溫度下，仍未出現(xiàn)長(zhǎng)程磁有序。這些特性使其展現(xiàn)出巨大的體積單位磁熱響應(yīng)，遠(yuǎn)高于商業(yè)化順磁鹽制冷工質(zhì)釓鎵石榴石（Gd₃Ga₅O₁₂），并超越了大部分已報(bào)導(dǎo)的材料體系。這一研究為尋找和開發(fā)具有更高體積密度表現(xiàn)的超低溫磁熱材料提供了新的思路。

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圖2. Gd_9.33[SiO₄]₆O₂材料的磁熱性質(zhì)分析，該材料具有非常高的磁離子密度（1.78 × 10²²?cm^-3），在7 T、3 T等代表性外場(chǎng)下，磁熵變數(shù)值高于絕大多數(shù)已報(bào)導(dǎo)的材料體系。與通用順磁鹽相比，其吸熱能力Q也處于較高水平。

相關(guān)研究成果以“Exceptional Magnetocaloric Responses in a Gadolinium Silicate with Strongly Correlated Spin Disorder for Sub-Kelvin Magnetic Cooling”為題，發(fā)表在近期的《Advanced Science》上。該研究由中國(guó)科學(xué)院物理研究所龍有文研究員、深圳大學(xué)曾昱嘉教授和崔宏志教授指導(dǎo)完成，材料合成及表征工作由深圳大學(xué)楊子煜博士（現(xiàn)為物理所訪問學(xué)者）、物理所在讀博士生張杰等人共同完成。低溫比熱測(cè)試得到了物理所李世亮研究員的大力協(xié)助。此項(xiàng)研究獲得了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、北京市自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金以及深圳市科創(chuàng)委等項(xiàng)目的資助。