Spin-Gitter Kopplung in magnetokalorischen Materialien

Magnetokalorische Kühlung ist eine umweltfreundliche Technologie, die eine potentiell deutlich höhere Energieeffizienz (ca. 20-30%) hat als herkömmliche Gas-Kompressionstechnologien. Der magnetokalorische Effekt (MCE), der im magnetokalorischen Kühlkreislauf ausgenutzt wird, beruht auf Entropieänderungen von magnetischen Materialien in angelegten magnetischen Feldern, die hinwiederum zu einer Temperaturänderung des Materials führen. Da die Anforderungen an magnetokalorische Materialien sehr hoch sind, gibt es noch einen großen Bedarf für die Entwicklung geeigneter Verbindungen mit optimierten Eigenschaften. Zusätzlich gibt es viele offene Fragen, was das fundamentale Verständnis des dem magnetokalorischen Effektes zugrundeliegenden Mechanismus betrifft, der auf Spin-Gitter Kopplung beruht. Ziel des Vorhabens ist es ein tieferes Verständnis dieses Mechanismus zu erhalten. Hierzu konzentrieren wir uns auf die Charakterisierung der magnetischen Strukturen und der magnetischen Anisotropie, die Auswirkung der magnetischen Phasenumwandlungen auf die Kristallstruktur und die Kopplung zwischen Spin- und Gitterdynamik. Außerdem führen wir multiparametrische Studien als Funktion der chemischen Zusammensetzung, der Temperatur und des hydrostatischen Drucks durch, um eine solide Grundlage für die wissensbasierte Optimierung der Materialien zu erhalten. Das Vorhaben wird als Mobilitätsprojekt im Rahmen der bereits bestehenden Kooperation zwischen dem FZJ und der Al-Quds Universität umgesetzt.