近日，我院负热膨胀材料研究团队在磁性材料的热膨胀调控方面取得进展，相关成果以“Tunable thermal expansion via the magnetic phase competition in kagome magnets”为题目发表于国际知名物理类期刊《Applied Physics Letters》。其中，论文第一作者为我院教师乔永强副研究员，通讯作者为我院教师高其龙副教授。郑州大学物理学院为论文第一单位。

现代高新技术的快速发展导致器件的集成化程度越来越高，这就要求组成器件的材料之间的性能具有更高的相容性。热膨胀系数作为表征材料热性能的重要参数，对器件的密封性和抗热震性起着至关重要的作用。材料之间热膨胀系数的不匹配会导致界面产生内应力，甚至造成器件开裂和失效。负热膨胀材料由于其异常的热缩冷胀行为，为材料之间热膨胀系数的失配提供了一种解决方案。

针对以上问题，研究人员通过调控磁相竞争在Hf_1-xTa_xFe₂kagome磁性材料中实现了可调节的负热膨胀性能。随着温度的升高，Hf_0.83Ta_0.17Fe₂经历了从铁磁基态到反铁磁中间态再到顺磁终态的磁性结构演化过程，并在铁磁向反铁磁转变的过程中产生了巨大的体积收缩。通过降低Ta的含量，反铁磁态逐渐被铁磁基态抑制，最终消失。最后，在Hf_0.88Ta_0.12Fe₂中观察到从铁磁性到顺磁性的直接转变，不仅拓宽了负热膨胀的温度区间，而且使得负热膨胀温区向室温移动。

该项工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1063/5.0218339