（通讯员 赵玉倩）8月26日，《先进科学》（Advanced Science）在线刊发了国家脉冲强磁场中心李岳生教授团队题为“Giant magnetocaloric effect in a honeycomb spiral spin-liquid candidate”的研究论文。我校为论文第一完成单位，中心2024级博士生赵玉倩为论文第一作者，李岳生教授为论文通讯作者，博士生陈迅、万宗棠和硕士生马兆华参与相关工作。

与具有非简并磁有序基态的传统磁体不同，螺旋自旋液体受阻挫驱动在大量简并螺旋态之间涨落，基态波矢量在倒空间中形成连续的轮廓或表面。当外加磁场驱动磁性材料从完全极化铁磁态到简并的螺旋自旋液体时，会伴随显著的熵增和吸热，表现出大的磁制冷潜力。尽管螺旋自旋液体在反铁磁自旋器件中的潜在应用已经备受关注，但其在磁制冷中的潜在应用尚未被探索。

前期研究中，李岳生团队详细报道了自旋7/2阻挫蜂窝晶格反铁磁GdZnPO单晶可作为螺旋自旋液体的理想候选材料[PRL 133, 236704 (2024)]。沿垂直蜂窝晶格方向施加小于临界值的磁场，GdZnPO自旋系统在低温下处于简并的螺旋自旋液体状态；当磁场大于临界值时，磁体进入极化非简并的传统铁磁态。因此，GdZnPO单晶是磁制冷的理想材料。通过实验得到的易平面阻挫蜂窝晶格自旋哈密顿量可以较好解释实验现象，包括12T临界磁场值、低温磁比热行为C_m~C₀+C₁T、磁热导率行为κ_m^xx~κ₀+κ₁T（arxiv 2508.18795）以及此次研究中观测到的巨磁热效应。

图1 GdZnPO单晶的磁热效应

该研究中，团队实验研究了GdZnPO单晶的磁热效应和磁制冷能力。结果表明，在低温下，GdZnPO的临界磁场附近表现出巨大的磁热效应，超过了现有的磁热材料。GdZnPO的阻挫蜂窝自旋模型很好地解释了这种巨磁热效应。该研究不仅凸显了GdZnPO在磁制冷方面的应用潜力，也为进一步探索其他用于低温磁制冷的螺旋自旋液体材料开辟了新的途径。

图2 GdZnPO单晶的准绝热去磁制冷

该项工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202510086