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Magnetocaloric effect of field-induced ferromagnet BaFeO$$_{3}$$ and Fe-site-substituted materials

BaFeO$$_{3}$$と鉄サイト置換物質の磁気熱量効果

吉井 賢資 ; 林 直顕*; 水牧 仁一朗*; 松村 大樹  ; 高野 幹夫*

Yoshii, Kenji; Hayashi, Naoaki*; Mizumaki, Masaichiro*; Matsumura, Daiju; Takano, Mikio*

効率の良い新規な冷凍法として、磁場印加時のエントロピー変化、すなわち磁気熱量効果を利用した磁気冷凍が最近注目されている。本発表では、招待講演として、最近発見された新規強磁性体BaFeO$$_{3}$$の磁気熱量効果を調べた結果を報告する。この物質は立方晶ペロブスカイト構造を持ち、Fe$$^{4+}$$スピンがキュリー温度110Kで強磁性整列する、鉄酸化物系では唯一の強磁性体である。磁気エントロピーはキュリー温度近傍で最大となり、5.8Jkg$$^{-1}$$K$$^{-1}$$程度の値を示した。この値は、希土類を含まない系における磁気熱量効果としては最大である。また、この物質は、磁場や温度サイクルに対してほとんどヒステリシスが無いことも分かった。これにより、エネルギー損失の無い効率的な冷凍が達成できる。ヒステリシスの無い性質は、放射光磁気円二色性で調べたところ、Fe$$^{4+}$$が実際には軌道モーメントの無いFe$$^{3+}$$となっているためと結論した。磁気熱量効果の温度範囲等の制御の観点から行っている、サイト置換系の性質も触れる。

We give an invited talk on the magnetocaloric effect (MCE) of new ferromagnetic oxide BaFeO$$_{3}$$. This oxide has a cubic structure and shows the Curie temperature of 110 K due to the ordering of Fe$$^{4+}$$ spins. The MCE measurements showed the large change of magnetic entropy of 5.8Jkg$$^{-1}$$K$$^{-1}$$ at around the Curie temperature. This is the largest value among the materials without rare earth elements. No thermal and field hysteresis was found, a property which is suitable for application, owing to small energy losses. This is attributed to the actual state of Fe ion of Fe$$^{3+}$$, having no orbital magnetic moment. We will briefly discuss the properties of Fe-site-substituted materials.

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