Gli scienziati dell'Ames Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno scoperto una precedente transizione magnetoelastica discontinua sconosciuta in un intermetallico di terre rare. Il meccanismo del cambiamento dello stato magnetico del materiale è così insolito, fornisce nuove possibilità per la scoperta di materiali simili.

I materiali che possiedono transizioni di fase magnetoelastiche sono molto ricercati per una serie di tecnologie in via di sviluppo, compresi i sistemi di riscaldamento e raffreddamento calorico. I materiali che mostrano questa proprietà sono rari, e si pensa che siano esclusivamente a base di metalli di transizione.

Ma il gruppo di ricerca del laboratorio Ames ha scoperto che un composto di terre rare fatto di europio e indio, Eu2In, ha mostrato una transizione di fase magnetica sorprendentemente acuta accompagnata da un gigantesco effetto magnetocalorico (cambiamento di temperatura) e nessuna isteresi.

"Questo è stato un risultato molto sorprendente e uno dei posti meno attesi per trovare un tale fenomeno, " disse Yaroslav Mudryk, uno scienziato del Laboratorio Ames. "Quindi questo rappresenta il primo esempio di quella che potenzialmente potrebbe diventare una nuova classe di materiali".

"La transizione di fase magnetica può essere spiegata da un insolito scambio di elettroni tra i due elementi nel composto, con stati elettronici dell'indio sovrapposti a quelli dell'europio, " disse Durga Paudyal, uno scienziato del Laboratorio Ames.

"Ora che abbiamo visto questo meccanismo e siamo in grado di spiegare come funziona, possiamo usare questa conoscenza per cercare materiali simili ma migliori, uno che può essere utilizzato in applicazioni future come la refrigerazione magnetica, " disse Vitalij Pecharsky, Scienziato di laboratorio di Ames e professore distinto di scienza e ingegneria dei materiali presso la Iowa State University.

La ricerca è ulteriormente discussa nel documento, "Transizione di fase del primo ordine non isteretica con grande calore latente e gigantesco effetto magnetocalorico a basso campo, " scritto da F. Guillou, A.K. Pathak, D. Paudial, Y. Mudryk, F. Guglielmo, A. Rogalev, e V.K. Pecharsky; e pubblicato in Comunicazioni sulla natura .

Esperimenti di assorbimento dei raggi X e dicroismo circolare magnetico sono stati condotti presso la linea di luce ID12 della European Synchrotron Radiation Facility, ESRF, Francia.