新型LaFeSi巨磁熱效應材料的發(fā)現(xiàn)和機理研究
摘要
與普通氣體制冷相比，以磁熱效應為基礎發(fā)展起來的磁制冷技術，具有綠色環(huán)保、高效節(jié)能等優(yōu)點。高效磁熱效應材料的研究不僅涉及一系列重要的物理問題，也是關系國家能源戰(zhàn)略的需求及可持續(xù)發(fā)展。探索高效的大磁熱效應材料是幾十年來國際上材料研究的重要課題之一。沈保根、胡鳳霞、孫繼榮等人系統(tǒng)研究了稀土-過渡族金屬間化合物的結(jié)構(gòu)、磁性和磁熱效應，發(fā)現(xiàn)了具有巨大磁熱效應的一級相變低硅含量鑭鐵硅化合物，室溫磁熵變值超過傳統(tǒng)材料稀土釓的兩倍，證明了巨磁熱效應來源于與之相伴的晶格負熱膨脹和巡游電子變磁轉(zhuǎn)變行為，成為國際上磁熱效應研究的新方向。他們還從理論和實驗上研究了麥克斯韋關系用于一級相變體系熵變值的確定方法，指出了之前Nat. Mater.、Phys. Rev. Lett. 等雜志上有關論文報道超大磁熵變的錯誤，給出了相分離體系磁熵變的確定方法。鑭鐵硅巨磁熱效應材料的發(fā)現(xiàn)為制冷技術的應用和發(fā)展提供了理論與技術支持。
沈保根，男，1952年9月生于浙江平湖。1976年中國科學技術大學畢業(yè)，并加入中國科學院物理研究所工作至今，期間于1986-1988年作為洪堡訪問學者在徳國魯爾大學工作，1995年在荷蘭阿姆斯特丹大學作訪問學者。曾任中國科學院物理研究所黨委書記，中國科學院副秘書長、學部主席團執(zhí)委會秘書長等?，F(xiàn)任中國科學院物理研究所研究員，磁學國家重點實驗室主任，中國物理學會磁學專業(yè)委員會主任，《Chinese Physics B》、《物理學報》和《Rare Metals》雜志副主編等。2011年當選中國科學院院士，2013年當選發(fā)展中國家科學院（TWAS）院士，第十二屆全國政協(xié)委員。
他長期從事磁學和磁性材料的研究工作，發(fā)表學術論文390余篇，獲國家授權(quán)發(fā)明專利30多件。培養(yǎng)博士研究生30余名。他是國家杰出青年科學基金獲得者，國家“973”項目首席科學家。獲香港求是科技基金會“杰出青年學者獎”，中國物理學會葉企孫物理獎，省部級自然科學或科技進步獎二等獎5項，北京市科學技術獎一等獎2項，國家自然科學獎二等獎1項，何梁何利基金科學與技術進步獎等。
胡鳳霞，1965年9月生于河北省東光縣。1985年河北師范大學物理系本科畢業(yè)，1991年7月在首都師范大學獲碩士學位，2002年在中國科學院物理研究所獲理學博士學位。2002-2006年在香港大學物理系做博士后。2006年作為“小百人”到中國科學院物理研究所磁學國家重點實驗室工作，2008年晉升為研究員，現(xiàn)任課題組長。研究領域是實驗凝聚態(tài)物理。主要從事金屬間化合物的結(jié)構(gòu)、磁性、磁熱效應以及鈣鈦礦錳氧化物薄膜體系磁性和電輸運性質(zhì)的研究。自2000年至今發(fā)表學術論文120余篇，引用超過2700次。獲2012年度國家自然科學二等獎和2010年度北京市科學技術獎一等獎。
孫繼榮，中科院物理所研究員。1957年10月生于黑龍江省肇州縣，1982年本科畢業(yè)于吉林大學物理系，1989年獲中國科學院物理研究所博士學位，1999年晉升為研究員。長期從事磁學以及磁性材料、氧化物磁電子學研究。先后承擔科技部、國家基金委等多項重點、重大項目。參與發(fā)現(xiàn)了新型大磁熱效應鑭鐵硅系金屬間化合物，解決了磁熱效應確定過程中涉及的基礎科學問題；揭示了強電-磁關聯(lián)奇異物性和相分離的關聯(lián);獲得了整流特性可以磁場調(diào)控的新型氧化物異質(zhì)結(jié)。在國內(nèi)外重要學術期刊上發(fā)表論文320余篇，他人引用3500余次。他是2002年度國家杰出青年科學基金獲得者。獲北京市科學技術一等獎和國家自然科學獎二等獎。