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Quantification of electronic and magnetoelastic mechanisms of first-order magnetic phase transitions from first principles: application to caloric effects in La(FexSi1-x)(13)

  • La(FexSi1−x)13 and derived quaternary compounds are well-known for their giant, tunable, magneto- and barocaloric responses around a first-order paramagnetic-ferromagnetic transition near room temperature with low hysteresis. Remarkably, such a transition shows a large spontaneous volume change together with itinerant electron metamagnetic features. While magnetovolume effects are well-established mechanisms driving first-order transitions, purely electronic sources have a long, subtle history and remain poorly understood. Here we apply a disordered local moment picture to quantify electronic and magnetoelastic effects at finite temperature in La(FexSi1−x)13 from first-principles. We obtain results in very good agreement with experiment and demonstrate that the magnetoelastic coupling, rather than purely electronic mechanisms, drives the first-order character and causes at the same time a huge electronic entropy contribution to the caloric response.

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Autor*innen:Eduardo Mendive TapiaORCiD, Christopher E PatrickORCiD, Tilmann HickelORCiD, Jörg NeugebauerORCiD, Julie B StauntonORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of Physics: Energy
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.4 Materialinformatik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:IOP Publishing
Jahrgang/Band:5
Ausgabe/Heft:3
Aufsatznummer:034004
Erste Seite:1
Letzte Seite:16
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Ab initio thermodynamics; Caloric effects; Magnetoeleastic couplin
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Elektrische Energiespeicher und -umwandlung
Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1088/2515-7655/acd027
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-587882
ISSN:2515-7655
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:13.11.2023
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:13.11.2023
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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