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傳統(tǒng)磁制冷材料需要結(jié)合金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)來(lái)使用，增加了制冷模塊的復(fù)雜度、降低了制冷量，導(dǎo)致制冷功率不足。理想的磁制冷材料在具備大冷量的同時(shí)，最好自身就能像“金屬塊”一樣，迅速將冷量傳遞出去。近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院和理論物理研究所等，在阻挫磁性與極低溫制冷領(lǐng)域取得突破。團(tuán)隊(duì)在三維磁性合金中，首次發(fā)現(xiàn)了金屬自旋超固態(tài)，并建立其電子媒介間接交換與磁偶極作用協(xié)同驅(qū)動(dòng)新機(jī)制。該阻挫磁性合金在極低溫下同時(shí)展現(xiàn)巨大磁卡效應(yīng)和超高熱導(dǎo)率，打破了極低溫磁制冷材料領(lǐng)域的性能瓶頸。這項(xiàng)研究提供了無(wú)需依賴稀缺資源氦-3的全新金屬制冷方案，有望為我國(guó)量子計(jì)算、精密測(cè)量等前沿科技提供自主可控的“超級(jí)冰箱”。磁卡效應(yīng)測(cè)量顯示：基于該材料的絕熱去磁制冷，最低溫度可達(dá)106?mK，刷新了金屬磁卡材料的低溫紀(jì)錄，表明其具備極強(qiáng)的本征磁卡制冷能力；在100 mK極低溫區(qū)內(nèi)材料熱導(dǎo)率高達(dá)約100 mW/(K·m)，較其他磁卡材料高出1個(gè)至2個(gè)數(shù)量級(jí)，成功破解了長(zhǎng)期存在熱導(dǎo)關(guān)鍵瓶頸。該材料兼具優(yōu)異性能與批量制備潛力，團(tuán)隊(duì)已成功研制出純金屬制冷模塊，標(biāo)志著自旋超固態(tài)體系正式從基礎(chǔ)研究邁向器件探索新階段，開(kāi)辟了金屬制冷的新體系與新方向。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然》（Nature）上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目等的支持。論文鏈接金屬自旋超固態(tài)及其磁制冷示意圖