Перспективные функциональные материалы – комплексные исследования низкотемпературных магнитных, структурных, теплофизических и электрических свойств

При исследовании различных характеристик материалов очень важны высокоточные измерения. Нами ранее была разработана методика измерения магнитокалорического эффекта (МКЭ) в переменных магнитных полях, позволяющая повысить температурную чувствительность измерений на несколько порядков. Такое повышение чувствительности дает определенные преимущества по сравнению с классическим прямым методом измерения МКЭ, а именно: 1. позволяет провести измерения в слабых магнитных полях, 2. позволяет провести измерения малоразмерных образцов, включая микропровода, ленточные образцы, пленочные образцы. Высокоточные исследования МКЭ в слабых магнитных полях дают возможность получения новой важной информации о природе магнитных фазовых переходов. Очевидно, что повышение чувствительности измерений других физических параметров также позволит получить новые сведения о тех или иных физических явлениях и даже обнаружить новые явления. В рамках госзадания планируется усовершенствование методов измерения различных транспортных и гальваномагнитных свойств функциональных материалов. В металлических магнитных материалах, к которым относятся и такие функциональные материалы как сплавы Гейслера, многие из гальваномагнитных эффектов имеют малую величину, и для их исследования будут использоваться, в зависимости от задачи или внешние переменные магнитные поля, или переменные токи высокой частоты, или переменные температурные градиенты малой амплитуды (при фиксированном большом градиенте температуры). Исследование транспортных свойств (теплопроводность, электропроводность, температуропроводность), а также термоэдс и эффекта Холла функциональных сплавов всегда имели важное фундаментальное и практическое значение. Установления основных механизмов переноса тепла и заряда, температурных и магнитополевых зависимостей концентрации носителей заряда важны с фундаментальной точки зрения. Знание точных значений таких параметров, как теплоемкость, теплопроводность, электропроводность имеют и прикладное значение. В области криогенных температур магнитокалорические свойства обычно оценивают косвенными методами. Использование прямых методов имеет большое количество ограничений в области криогенных температур, особенно вблизи гелиевых температур. Предлагаемый нами подход предполагает использование свойств сверхпроводников экранировать магнитное поле, и на этом принципе можно создать локальное переменное магнитное поле. Этот же подход можно будет использовать для исследований некоторых термогальваномагнитных эффектов. В последнее время идет активное исследование магнитокалорических свойств различных соединений редкоземельных элементов, особенно двойных соединений. Это обусловлено потенциальной возможностью использования этих материалов для технологии криогенного охлаждения. Исследование свойств таких соединений является актуальной с фундаментальной и прикладной точек зрения. Общая цель исследований - выявление особенностей магнитных, структурных, теплофизических и электрических свойств некоторых классов современных функциональных материалов, в частности, сплавов Гейслера Ni-Mn-(Co)-X (X=In, Sb, Sn, Ga…), соединений La-Fe-Si, Gd-Ge-Si, FeRh(Pt), Mn(Fe)As(P), редкоземельные элементы и их двойные соединения, и др. Особое внимание будет направлено на исследование свойств этих материалов в области низких температур (выше 3.5 К) и в переменных магнитных полях Конкретно, целями исследований являются: - модификация и повышение чувствительности метода прямого измерения магнитокалорического эффекта в переменных (циклических) магнитных полях за счет использования эффекта экранизации магнитного поля сверхпроводниками; - модификация методов измерения различных гальваномагнитных эффектов с целью значительного повышения чувствительности измерений за счет использования переменных внешних воздействий, в том числе за счет использования эффекта экранизации магнитного поля сверхпроводниками; - всестороннее исследование свойств топологических магнитных сплавов Гейслера с нетривиальными квантовыми транспортными свойствами, с целью выяснения особенностей аномальных эффектов Холла и Нернста в этих материалах; - исследование транспортных свойств (теплопроводность, электропроводность, температуропроводность), а также термоэдс и эффекта Холла сплавов Гейслера Ni-Mn-(Co)-X в области низких температур и в области магнитных и магнитоструктурных свойств с целью установления основных механизмов переноса тепла и заряда. - исследование магнитокалорических свойств редкоземельных элементов и их соединений в слабых магнитных полях, для установления особенностей магнитных фазовых переходов и природы магнитокалорического эффекта, вкладов различных механизмов в общий МКЭ.