利用同步辐射X射线磁性圆二色和中子衍射研究MnxFe2-x(P,Si)化合物的结构与磁性

项目名称： 利用同步辐射X射线磁性圆二色和中子衍射研究MnxFe2-x(P,Si)化合物的结构与磁性

项目编号： No.51461035

项目类型： 地区科学基金项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 李英杰

作者单位： 内蒙古师范大学

项目金额： 48万元

中文摘要： MnxFe2-x(P,Si)系列化合物是具有巨磁热效应的室温磁制冷材料.至今还不清楚该系列化合物磁性的来源和磁结构与相变的关系, 从而影响了其相变物理机理的研究和确定. 本项目采用高能球磨和固相反应烧结技术制备MnxFe2-x(P,Si)系列化合物样品. 采用SQUID和VSM测定样品的磁性. 利用同步辐射装置测量样品在室温, 低温及相变温度前后的Mn, Fe原子 L3, L2吸收边的X射线吸收磁圆二色（XMCD）. 根据XMCD数据通过求和规则获取Fe, Mn原子的自旋磁矩和轨道磁矩的大小及方向. 通过对多晶及单晶样品MnxFe2-x(P,Si)的中子衍射实验, 进一步确定各个原子占位情况和Fe、Mn原子的磁矩大小和取向, 进而确定其磁结构. 将XMCD, 中子衍射结果及该样品磁性相比较, 探究其磁性来源与磁结构之间的内在关联, 为该系列化合物的进一步实验与理论研究提供可靠的依据.

中文关键词： 磁制冷材料；X－射线磁圆二色；中子衍射；同步辐射；一级相变

英文摘要： MnxFe2-x(P,Si) compounds is one of the best candidate materials for room-temperature magnetic refrigeration. however, the origin of magnetic moment and the magnetic structure of the compounds are still unclear. MnxFe2-x(P,Si) compounds will be prepared by using high-energy ball milling and solid-state-reaction sintering method. The magnetic measurements will be carried out in SQUID/VSM magnetometer. The XMCD (X-ray Magnetic Circular Dichroism) at Fe L3, L2 edges and Mn L3, L2 edges in MnxFe2-x(P,Si) compounds will be measured in a synchrotron radiation setup at room temperature, low temperature, just above and below the phase transition temperature, respectively. The direction and size of orbital and spin magnetic moment of Fe and Mn atoms can be extracted from the XMCD data by using sum rules. On the basis of neutron diffraction study on single crystal and polycrystalline MnxFe2-x(P,Si), we obtain the atomic positions and also the sizes and directions of magnetic moments, while the magnetic structure of MnxFe2-x(P,Si) is determined. By combining the results of XMCD and neutron diffraction with the magnetic studies, we provide a reliable correlation between the magnetic structure and the origin of magnetism for the further experimental and theoretical studies on this new magnetic refrigerant.

英文关键词： magnetic refrigerant material;x-ray magnetic circular dichroism;neutron diffraction;synchrotron radiation;first-order phase transition