In conventional magnetocaloric refrigeration systems, the magnetocaloric effect is exploited by moving the active material in and out of the magnetic field source. Here, we demonstrate that a large and reversible magnetocaloric effect (−ΔSR, max = 6.4 J/kg K and ΔTR, max = 8 K under 2 T) can be generated simply by rotating the multiferroic TbMn2O5 single crystal around its b axis in a relatively low constant magnetic field applied in the ac plane. Our results should inspire and open ways toward the implementation of compact, efficient and embedded magnetocaloric devices for low temperature and space applications.
References
1.
J.
Liu
, T.
Gottschall
, K. P.
Skokov
, J. D.
Moore
, and O.
Gutfleisch
, Nat. Mater.
11
, 620
(2012
).2.
D.
Matsunami
, A.
Fujita
, K.
Takenaka
, and M.
Kano
, Nat. Mater.
14
, 73
(2015
).3.
X.
Moya
, S.
Kar-Narayan
, and N. D.
Mathur
, Nat. Mater.
13
, 439
(2014
).4.
V. K.
Pecharsky
and K. A.
Gschneidner
, Jr., Phys. Rev. Lett.
78
, 4494
(1997
).5.
H.
Wada
and Y.
Tanabe
, Appl. Phys. Lett.
79
, 3302
(2001
).6.
O.
Tegus
, E.
Brück
, K. H. J.
Buschow
, and F. R.
de Boer
, Nature
415
, 150
(2002
).7.
A.
Fujita
, S.
Fujieda
, Y.
Hasegawa
, and K.
Fukamichi
, Phys. Rev. B
67
, 104416
(2003
).8.
F. X.
Hu
, B. G.
Shen
, J. R.
Sun
, G. J.
Wang
, and Z. H.
Cheng
, Appl. Phys. Lett.
80
, 826
(2002
).9.
M.
Balli
, D.
Fruchart
, and D.
Gignoux
, Appl. Phys. Lett.
92
, 232505
(2008
).10.
M. H.
Phan
and S. C.
Yu
, J. Magn. Magn. Mater.
308
, 325
(2007
).11.
J.
Barclay
, K.
Oseen-Senda
, and M.
Skrzypkowski
, paper presented at the 6th IIF-IIR International Conference on Magnetic Refrigeration
, Victoria, BC, Canada, 7–10 September 2014
.12.
K.
Matsumoto
, T.
Kondo
, S.
Yoshioka
, K.
Kamiya
, and T.
Numazawa
, J. Phys.: Conf. Ser.
150
, 012028
(2009
).13.
T.
Numazawa
, K.
Kamiya
, T.
Utaki
, and K.
Matsumoto
, Cryogenics
62
, 185
(2014
).14.
J.-L.
Jin
, X.-Q.
Zhang
, G.-K.
Li
, Z.-H.
Cheng
, L.
Zheng
, and Y.
Lu
, Phys. Rev. B
83
, 184431
(2011
).15.
M.
Balli
, S.
Jandl
, P.
Fournier
, S.
Mansouri
, A.
Mukhin
, Yu. V.
Ivanov
, and A. M.
Balbashov
, J. Magn. Magn. Mater.
374
, 252
(2015
).16.
A.
Midya
, S. N.
Das
, P.
Mandal
, S.
Pandya
, and V.
Ganesan
, Phys. Rev. B
84
, 235127
(2011
).17.
M.
Balli
, S.
Jandl
, P.
Fournier
, and M. M.
Gospodinov
, Appl. Phys. Lett.
104
, 232402
(2014
).18.
J.-L.
Jin
, X.-Q.
Zhang
, H.
Ge
, and Z.-H.
Cheng
, Phys. Rev. B
85
, 214426
(2012
).19.
S. W.
Cheong
and M.
Mostovoy
, Nat. Mater.
6
, 13
(2007
).20.
N.
Hur
, S.
Park
, P. A.
Sharma
, S.
Guha
, and S.-W.
Cheong
, Phys. Rev. Lett.
93
, 107207
(2004
).21.
G. R.
Blake
, L. C.
Chapon
, P. G.
Radaelli
, S.
Park
, N.
Hur
, S.-W.
Cheong
, and J.
Rodríguez-Carvajal
, Phys. Rev. B
71
, 214402
(2005
).22.
N.
Hur
, S.
Park
, P. A.
Sharma
, J. S.
Ahn
, S.
Guha
, and S.-W.
Cheong
, Nature
429
, 392
(2004
).23.
B.
Mihailova
, M. M.
Gospodinov
, B.
Güttler
, F.
Yen
, A. P.
Litvinchuk
, and M. N.
Iliev
, Phys. Rev. B
71
, 172301
(2005
).24.
A.
Giguère
, M.
Foldeaki
, B.
Ravi Gopal
, R.
Chahine
, T. K.
Bose
, A.
Frydman
, and J. A.
Barclay
, Phys. Rev. Lett.
83
, 2262
(1999
).25.
G. J.
Liu
, J. R.
Sun
, J.
Shen
, B.
Gao
, H. W.
Zhang
, F. X.
Hu
, and B. G.
Shen
, Appl. Phys. Lett.
90
, 032507
(2007
).26.
M.
Balli
, D.
Fruchart
, D.
Gignoux
, and R.
Zach
, Appl. Phys. Lett.
95
, 072509
(2009
).27.
K. A.
Gschneidner
, Jr. and V. K.
Pecharsky
, Annu. Rev. Mater. Sci.
30
, 387
(2000
).28.
S. A.
Nikitin
, K. P.
Skokov
, Yu. S.
Koshkid'ko
, Yu. G.
Pastushenkov
, and T. I.
Ivanova
, Phys. Rev. Lett.
105
, 137205
(2010
).29.
M. D.
Kuz'min
and A. M.
Tishin
, J. Phys. D
24
, 2039
(1991
).30.
M.
Zou
, Ya.
Mudryk
, V. K.
Pecharsky
, K. A.
Gschneidner
, Jr., D. L.
Schlaged
, and T. A.
Lograsso
, Phys. Rev. B
75
, 024418
(2007
).31.
J.
Caro Patiño
, N. A.
de Oliveira
, and P. J.
von Ranke
, J. Magn. Magn. Mater.
393
, 88
(2015
).32.
K.
Engelbrecht
, D.
Eriksen
, C. R. H.
Bahl
, R.
Bjørk
, J.
Geyti
, J. A.
Lozano
, K. K.
Nielsen
, F.
Saxild
, A.
Smith
, and N.
Pryds
, Int. J. Refrig.
35
, 1498
(2012
).33.
M.
Balli
, C.
Mahmed
, Ph.
Bonhote
, and O.
Sari
, IEEE Trans. Magn.
47
, 3383
(2011
).34.
35.
M.
Balli
, O.
Sari
, C.
Mahmed
, Ch.
Besson
, Ph.
Bonhote
, D.
Duc
, and J.
Forchelet
, Appl. Energy
98
, 556
(2012
).36.
M.
Balli
, “Etude structurale et magnétique en vue de la mise en œuvre de nouveaux matériaux à effet magnétocalorique géant
,” Ph.D. thesis, Université Joseph Fourier
, Grenoble, France
, 2007
.37.
T.
Kimura
, T.
Goto
, H.
Shintani
, K.
Ishizaka
, T.
Arima
, and Y.
Tokura
, Nature
426
, 55
(2003
).38.
B. P.
Alho
, A.
Magnus
, G.
Carvalho
, and P. J.
von Ranke
, J. Appl. Phys.
116
, 113907
(2014
).© 2016 AIP Publishing LLC.
2016
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
