美國能源部橡樹嶺國家實驗室領導的研究小組填補了原子級熱運動方面的知識空白。這一新認識有望增強材料，推動一種名為固態(tài)冷卻的新興技術的發(fā)展。研究結(jié)果發(fā)表在《科學進展》雜志上。
固態(tài)冷卻是一種環(huán)保創(chuàng)新技術，可以高效冷卻日常生活中的許多物品，從食物到車輛再到電子產(chǎn)品，無需傳統(tǒng)的制冷劑液體和氣體或移動部件。該系統(tǒng)通過安靜、緊湊和輕便的系統(tǒng)運行，可實現(xiàn)精確的溫度控制。
盡管改進材料的發(fā)現(xiàn)和更高質(zhì)量設備的發(fā)明已經(jīng)有助于促進新冷卻方法的發(fā)展，但對材料增強的更深入了解至關重要。研究小組使用一套中子散射儀器在原子尺度上檢查了一種科學家認為是固態(tài)冷卻最佳候選材料。
這種材料是一種鎳鈷錳銦磁性形狀記憶合金，可以通過升高溫度或施加磁場使其發(fā)生相變，從而變形并恢復到原來的形狀。當受到磁場影響時，該材料會發(fā)生磁性和結(jié)構(gòu)相變，在此期間它會吸收和釋放熱量，這種行為稱為磁熱效應。
在固態(tài)冷卻應用中，這種效應可用于提供制冷。該材料的主要特征是其接近無序狀態(tài)，即所謂的鐵性玻璃態(tài)，因為它們提供了一種增強材料儲存和釋放熱量能力的方法。
磁振子(又稱自旋波)和聲子(又稱振動)在材料中無序排列的原子中分布的小區(qū)域中以同步舞蹈的方式耦合。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些小區(qū)域中的行為模式(在團隊詳細介紹這項研究的論文中稱為局部混合磁振子-聲子模式)對材料的熱性能具有重要意義
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