新型LaFeSi巨磁热效应材料的发现和机理研究

摘要
　　与普通气体制冷相比，以磁热效应为基础发展起来的磁制冷技术，具有绿色环保、高效节能等优点。高效磁热效应材料的研究不仅涉及一系列重要的物理问题，也是关系国家能源战略的需求及可持续发展。探索高效的大磁热效应材料是几十年来国际上材料研究的重要课题之一。沈保根、胡凤霞、孙继荣等人系统研究了稀土-过渡族金属间化合物的结构、磁性和磁热效应，发现了具有巨大磁热效应的一级相变低硅含量镧铁硅化合物，室温磁熵变值超过传统材料稀土钆的两倍，证明了巨磁热效应来源于与之相伴的晶格负热膨胀和巡游电子变磁转变行为，成为国际上磁热效应研究的新方向。他们还从理论和实验上研究了麦克斯韦关系用于一级相变体系熵变值的确定方法，指出了之前Nat. Mater.、Phys. Rev. Lett. 等杂志上有关论文报道超大磁熵变的错误，给出了相分离体系磁熵变的确定方法。镧铁硅巨磁热效应材料的发现为制冷技术的应用和发展提供了理论与技术支持。

沈保根，男，1952年9月生于浙江平湖。1976年中国科学技术大学毕业，并加入中国科学院物理研究所工作至今，期间于1986-1988年作为洪堡访问学者在徳国鲁尔大学工作，1995年在荷兰阿姆斯特丹大学作访问学者。曾任中国科学院物理研究所党委书记，中国科学院副秘书长、学部主席团执委会秘书长等。现任中国科学院物理研究所研究员，磁学国家重点实验室主任，中国物理学会磁学专业委员会主任，《Chinese Physics B》、《物理学报》和《Rare Metals》杂志副主编等。2011年当选中国科学院院士，2013年当选发展中国家科学院（TWAS）院士，第十二届全国政协委员。
他长期从事磁学和磁性材料的研究工作，发表学术论文390余篇，获国家授权发明专利30多件。培养博士研究生30余名。他是国家杰出青年科学基金获得者，国家“973”项目首席科学家。获香港求是科技基金会“杰出青年学者奖”，中国物理学会叶企孙物理奖，省部级自然科学或科技进步奖二等奖5项，北京市科学技术奖一等奖2项，国家自然科学奖二等奖1项，何梁何利基金科学与技术进步奖等。
 
胡凤霞，1965年9月生于河北省东光县。1985年河北师范大学物理系本科毕业，1991年7月在首都师范大学获硕士学位，2002年在中国科学院物理研究所获理学博士学位。2002-2006年在香港大学物理系做博士后。2006年作为“小百人”到中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室工作，2008年晋升为研究员，现任课题组长。研究领域是实验凝聚态物理。主要从事金属间化合物的结构、磁性、磁热效应以及钙钛矿锰氧化物薄膜体系磁性和电输运性质的研究。自2000年至今发表学术论文120余篇，引用超过2700次。获2012年度国家自然科学二等奖和2010年度北京市科学技术奖一等奖。
 
孙继荣，中科院物理所研究员。1957年10月生于黑龙江省肇州县，1982年本科毕业于吉林大学物理系，1989年获中国科学院物理研究所博士学位，1999年晋升为研究员。长期从事磁学以及磁性材料、氧化物磁电子学研究。先后承担科技部、国家基金委等多项重点、重大项目。参与发现了新型大磁热效应镧铁硅系金属间化合物，解决了磁热效应确定过程中涉及的基础科学问题；揭示了强电-磁关联奇异物性和相分离的关联;获得了整流特性可以磁场调控的新型氧化物异质结。在国内外重要学术期刊上发表论文320余篇，他人引用3500余次。他是2002年度国家杰出青年科学基金获得者。获北京市科学技术一等奖和国家自然科学奖二等奖。