压磁效应(Baromagnetic Effect, BME),即压力诱导磁矩变化的效应,其在智能设备、传感器和磁电(ME)应用等领域具有潜在应用价值。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室M03组胡凤霞研究员、沈保根院士领导的团队致力于Mn基三元金属间化合物MnMX(M: 过渡族元素,X: 主族元素)的物性研究。
其中,在MnCoGe基合金中,通过粘接合金粉末的方式引入残余应力拓宽相变温区,获得了具有宽温区的巨大负热膨胀性能;利用原位加压中子衍射研究了其室温附近的巨压热效应。在Fe掺杂的MnNiGe合金中,利用中子衍射手段,首次解析出了无公度圆锥螺旋磁结构,并利用此磁结构关联的晶格畸变和织构效应获得了巨大负热膨胀。
近期,该课题组的胡凤霞研究员、沈保根院士及博士研究生沈斐然和周厚博,与美国国家标准局(NIST)的黄清镇教授以及物理所何伦华、王建涛研究员合作,对掺Fe的MnNiGe基合金的磁结构进行了进一步研究。在Mn0.87Fe0.13NiGe合金中,于150 K温度以下,发现了一种不同于正份MnNiGe螺旋反铁磁结构的新型摆线型反铁磁螺旋磁结构(CyS-AFMb)。
这种新的自旋结构表现出对原子局域环境高度敏感,磁场、压力均可诱导磁基态的改变。在Mn0.87Fe0.13NiGe体系发现的新的自旋结构及其对原子局域环境敏感和随外场的丰富演化规律不仅带来了巨大压磁效应,也为探索其他新颖物理现象(如:拓扑磁性)提供了极佳平台。相关工作已发表在美国化学学会期刊上。
该系列工作获得科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项和中国科学院前沿科学重点项目的支持。