南京大學(xué)唐紹龍教授課題組利用中國(guó)科學(xué)院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置（SHMFF）X射線衍射儀設(shè)備，對(duì)具有Laves相的PrTe1.9和TbFe2合金中的磁致伸縮效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究，并取得進(jìn)展。
按照傳統(tǒng)理論預(yù)言，PrFe2合金材料在絕對(duì)零度具有5600ppm的磁致伸縮效應(yīng)，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。但是由于合成困難，限制了對(duì)此類材料的研究。唐紹龍研究組通過(guò)不斷的摸索，成功制備了具有Laves相的稀土合金材料。他們用強(qiáng)磁場(chǎng)中心的變溫X射線衍射儀設(shè)備，對(duì)這一材料的磁致伸縮效應(yīng)進(jìn)行了深入的研究。
2013年，該課題組利用SHMFF X射線衍射儀開(kāi)展了具有立方Laves相結(jié)構(gòu)的PrFe2合金研究，首次報(bào)道了PrFe2稀土合金中的巨磁致伸縮以及自旋再取向等效應(yīng)。但是，對(duì)這一體系材料的巨磁致伸縮效應(yīng)的物理機(jī)制尚不清楚。本次研究在上次研究的基礎(chǔ)上，增加了對(duì)TbFe2新樣品的研究，并與PrFe2進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)這一體系的磁致伸縮的物理機(jī)制進(jìn)行了理論解釋。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，PrFe1.9在70K溫度下就具有6700ppm的磁致伸縮效應(yīng)，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)理論所預(yù)言的5600ppm。通過(guò)理論計(jì)算表明，PrFe1.9和TbFe2中的磁致伸縮效應(yīng)符合單粒子磁彈理論。這一理論預(yù)測(cè)，在絕對(duì)零度時(shí)PrFe1.9具有高達(dá)8000ppm磁致伸縮效應(yīng)，而TbFe2在絕對(duì)零度具有4200ppm的磁致伸縮效應(yīng)。隨著溫度的降低，PrFe1.9合金的磁化方向由【111】晶向變?yōu)椤?10】晶向，這可以很好地解釋PrFe1.9合金磁致伸縮行為隨溫度變化的反�，F(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的降低，稀土次晶格的磁矩急劇的增強(qiáng)。按照單粒子磁彈理論，這是導(dǎo)致絕對(duì)零度的巨磁致伸縮效應(yīng)的主要原因。該研究成果在Journal of Applied Physics上發(fā)表。
TbFe2和PrFe1.9的{222}和{440}晶面的變溫X射線衍射譜
