SHMFF用戶在磁性金屬間化合物中發現大的線性負熱膨脹效應
北京科技大學王守國教授團隊的鄭新奇副教授、許家旺博士生和北京大學楊金波教授團隊的楊文云博士合作，借助強磁場中心穩態強磁場實驗裝置（SHMFF）變溫X射線衍射儀，對磁性金屬間化合物Cr-Te-Se的結構和熱力學性質進行研究，發現了該體系中較大的線性負熱膨脹效應。該研究成果以“Large Linear Negative Thermal Expansion in NiAs-type Magnetic Intermetallic Cr-Te-Se Compounds”為題，發表在美國化學學會期刊《無機化學》上。
一般來說，大部分材料具有熱脹冷縮性質。但是，隨溫度的升高，有些材料的體積反而發生收縮，表現出負熱膨脹的性質（Negative thermal expansion, NTE）。最近幾十年來，負熱膨脹材料引起了極大的關注，這是因為負熱膨脹材料可以和正熱膨脹材料進行復合，從而可以調節材料的膨脹系數，甚至實現零膨脹，即隨溫度變化材料不發生熱脹冷縮效應。由于在航天航空、精密機械、微納電子、光學器件等方面的重要應用價值，負熱膨脹材料受到極大的重視和廣泛的研究。
磁性金屬間化合物材料CrTe具有較高的相變溫度（TC~340 K），并且可以通過Cr的空位對其進行調控。當Te的含量在52.4%到53.3%之間，體系保持NiAs型的結構，表明Cr空位對穩定這一結構非常重要。在相變溫度附近的區間，其晶格參數會偏離正常的熱膨脹規律，表現出明顯的NTE現象。最近的研究發現：Cr和Te存在晶格-自旋耦合；交換作用和原子距離之間也存在密切關系。本研究中，科研團隊通過Se替代Te來引入化學壓力，從而對該體系的磁性和NTE進行有效的調控。
研究人員借助SHMFF變溫X射線衍射儀研究發現：通過化學壓力的調控，在相變溫度附近的溫區產生了一個線性的NTE區域，并且其線性溫區在摻雜0-0.15區間從60 K增大到100 K。研究表明：該體系的NTE來自于磁體積效應(Magneto-Volume Effect)，即由于自發磁化強度的變化而引起的材料晶胞體積的變化，并且體積變化與磁化強度的平方成正比。上述研究工作對磁性材料反常熱膨脹機理的探索具有重要意義，也為該類材料的應用提供了物理和材料基礎研究的支撐。
該工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金等項目的支持。
不同化學組分Cr-Te-Se的晶胞體積隨溫度的變化
