稀土基TbGd(MoO4)3钼酸盐的结构、磁性与磁热效应：低温固态制冷材料的新探索

本文推荐研究通过固相反应法合成稀土钼酸盐TbGd(MoO4)3（TGMO），系统表征其正交晶系结构（空间群Pba2）及磁热性能。该材料在3.5 K和70 kOe磁场下展现13.6 Jkg?1K?1的最大磁熵变（?ΔSM），绝热温变（ΔTad）达8.5 K，兼具无磁/热滞损耗特性，是液氦温区（1.5-20 K）极具潜力的磁制冷剂（MCE）。研究为开发多铁性（multiferroic）低温功能材料提供新思路。

　　

Highlight

稀土钼酸盐家族因兼具II型多铁性（type-II multiferroicity）和位移型铁电相变（displacive ferroelectricity），在固态制冷领域引发广泛关注。本研究聚焦TbGd(MoO₄)₃（TGMO）多晶材料，揭示其独特的磁热"双响炮"特性：各向异性Tb³⁺与各向同性Gd³⁺的协同作用，犹如"磁性双子星"，在液氦温区迸发惊人能量。

Crystal structure

X射线衍射精修（Rietveld refinement）显示，TGMO采用正交晶系β?相结构（空间群Pba2），与Sc₂(WO₄)₃结构同源。晶胞参数a=10.423 ?、b=10.572 ?、c=10.701 ?构成独特的"磁性魔方"，为磁电耦合（magnetoelectric coupling）提供理想舞台。

Conclusions

TGMO在3.5 K低温下实现13.6 Jkg^?1K^?1的磁熵变峰值，绝热温变达8.5 K，且无磁滞损耗。这种"冷而不僵"的特性使其成为太空低温技术的候选材料，有望推动磁制冷（MR）技术取代传统气体压缩制冷系统。