Giant Magnetocaloric Effect in Magnets Down to the Monolayer Limit

磁制冷 单层 凝聚态物理 材料科学 磁铁 绝热过程 等温过程 磁场 磁矩 纳米技术 磁化 热力学 物理 量子力学
作者
Wen He,Yulong Yin,Qiong Gong,Richard F. L. Evans,Oliver Gutfleisch,Bai‐Xiang Xu,Min Yi,Wei Guo
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (36) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/smll.202300333
摘要

2D magnets can potentially revolutionize information technology, but their potential application to cooling technology and magnetocaloric effect (MCE) in a material down to the monolayer limit remain unexplored. Herein, it is revealed through multiscale calculations the existence of giant MCE and its strain tunability in monolayer magnets such as CrX3 (X = F, Cl, Br, I), CrAX (A = O, S, Se; X = F, Cl, Br, I), and Fe3 GeTe2 . The maximum adiabatic temperature change ( ΔTadmax$\Delta T_{{\rm{ad}}}^{\max }$ ), maximum isothermal magnetic entropy change, and specific cooling power in monolayer CrF3 are found as high as 11 K, 35 µJ m-2 K-1 , and 3.5 nW cm-2 under a magnetic field of 5 T, respectively. A 2% biaxial and 5% a-axis uniaxial compressive strain can remarkably increase ΔTadmax$\Delta T_{{\rm{ad}}}^{\max }$ of CrCl3 and CrOF by 230% and 37% (up to 15.3 and 6.0 K), respectively. It is found that large net magnetic moment per unit area favors improved MCE. These findings advocate the giant-MCE monolayer magnets, opening new opportunities for magnetic cooling at nanoscale.

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