Исследователи из Европы сообщают, что новое семейство кобальт-гадолиниевых каркасных соединений являются высокоэффективными материалами для низкотемпературного охлаждения.

В большинстве существующих технологий достижения сверхнизких температур (например, при охлаждении сверхпроводящих магнитов ЯМР и МРТ) обычно применяется жидкий гелий. Однако, в последнее время все чаще говорится о сокращении содержания гелия в атмосфере и увеличение его стоимости. Альтернативным методом низкотемпературного охлаждения является размагничивание магнитных материалов.

В группе Ричарда Винпенни (Richard Winpenny) из Университета Манчестера синтезированы новые представители кобальт-гадолиниевых каркасных гетерометаллических соединений, которые потенциально могут найти применение в качестве магнитных охлаждающих систем. Винпенни поясняет, что работа магнитных охлаждающих систем основана на том, что при размагничивании увеличивается энтропия материала, ее увеличение и приводит к сильному охлаждению.

Рис. 1. Кобальт-гадолиниевые молекулярные каркасы могут применяться в качестве суперохлаждающих систем. (Рисунок из Chem. Sci., 2010 DOI: 10.1039/c0sc00371a).

Юрген Шнак (Juergen Schnack) из Университета Билефельда в Германии, специалист по магнитным молекулярным материалам, отмечает, что самым интересным с его точки зрения является возможность синтеза целой библиотеки подобных структур и изучения взаимосвязи между их структурой и свойствами. Определение такой взаимосвязи будет способствовать направленному созданию материалов с программируемыми полезными свойствами, например – большему по значению магнитокалорическому эффекту (magnetocaloric effect) – изменению температуры, вызванной изменением такого внешнего фактора, как напряженность магнитного поля.

По мнению ученых, высоко магнитоанизотропные ионы кобальта (II) в кобальт-гадолиниевых каркасных гетерометаллических соединениях могли отрицательно влиять на магнитокалорический эффект, однако это отрицательное влияние, вероятно, компенсировалось антиферромагнитным обменом между ионами кобальта в октаэдрическом окружении.

Винпенни заявляет, что хотя у исследователей из его группы имеется точное и однозначное понимание, какими микросвойствами и микростроением должен обладать материал, чтобы быть хорошим магнитным холодильником, двухвалентный кобальт, не отвечавший этим требованиям, тем не менее, в паре с гадолинием продемонстрировал весьма интересные магнитокалорические свойства. Исследователи заявляют, что надеются на много новых приятных сюрпризов в будущем, подчеркивая, что возможно придется переработать существующую теорию охлаждения в результате размагничивания магнитных материалов.

По материалам: