压力调控的磁结构相变与电子拓扑相变

      环境友好、相变发生在室温附近，大的熵变使得磁性马氏体相变材料成为潜在的固态制冷材料。相变发生时伴随着磁性、晶体结构和体积的转变，这意味着对于马氏体相变，磁场、掺杂、压力均为调控相变的有效的方式。在本工作中，我们研究不同压力下的马氏体相变，并且发现在压力下马氏体相发生了电子拓扑相变。

      Mn_1-yFe_yNiGe_1-xSi_x体系具有宽居里温度窗口，大体积变化的特征，是研究压力下相变行为的合适体系。我们对Mn_0.54Fe_0.46NiGe_0.4Si_0.6这一成分的样品进行了加压研究（图1）。由于相变前后的大体积变化，相变温度在1 GPa的压力下从339 K被驱动至273 K，相变的过程中伴随着大的熵变（5 T磁场下熵变为-30 J kg^-1 K^-1），展现出这类材料的马氏体相变的具有高度的压力可调性，具有在宽温区范围内实现固态制冷的潜力。在马氏体相中，我们观察到0.6 GPa附近饱和磁化强度突然下降，与我们的第一性原理计算一致，理论计算发现在0.6 GPa附近费米能级上的态密度突然发生变化，这意味着费米能级附近的能带在这个压力突然发生了移动，这是首次在马氏体相变体系中利用实验和理论计算共同证实的压力诱导的电子拓扑相变。

图1. 静水压下的磁结构相变及电子拓扑相变行为

      该研究报道了磁性马氏体体系中压力调制的新奇相变行为，不仅为室温制冷应用提供了一个材料平台，也展示了压力下态密度与磁化强度的关系，揭示了压力驱动的电子拓扑相变行为。相关工作发表在国际学术期刊Advanced Physics Research (Advanced Physics Research 3, 2400030 (2024))杂志上，课题负责人刘恩克是通讯作者。