22/10/2014 - ICMA-Forscher revolutionieren Kühltechniken in Magnetresonanzgeräten, Satelliten oder Wasserstoff- und Erdgas-Verflüssigern

Menéame

Ein internationales Team von Forschern mit Wissenschaftlern der Institut für Aragón-Materialwissenschaften  (ICMA, gemischtes Zentrum des CSIC und der Universität von Zaragoza) zum ersten Mal erreicht unter -272,15 Grad Celsius abkühlen (gleich über der absoluten Null, die -273,15oC) mit Magnetmolekülen.

Der Fund hat gerade die angesehene Zeitschrift veröffentlicht "Nature Communications"und revolutioniert Kühltechniken, die in Magnetresonanzgeräten, Satelliten oder Wasserstoff- und Erdgas-Schlackern (unverzichtbar für den Transport) eingesetzt werden, unter anderem durch eine erhebliche Senkung der Kosten.

Für diese Arbeit haben die Wissenschaftler von Saragossa eine innovative und effiziente Technik entwickelt "Sub-Kelvin-Kühlung", basierend auf der Gd7-Molekül, die einen Magnetismus hat, der den des Eisens verdreifacht, eine Struktur, die der eines Schneeflockens ähnelt, und einige Besonderheiten seines Verhaltens, die die Effizienz der bisher verwendeten Methoden auf der Grundlage des Helio-3-Isotops verdoppeln.

Allerdings Helio-3-Kühlgas gibt es in der Natur nicht, es wird künstlich in Kernreaktoren produziert und im Jahr 2012 rund 5.000 € pro Gramm. Es wird geschätzt, dass es weltweit nur etwa 30 Kilo gibt und dass Helio-3 es nicht verkauft, so dass man sagen kann, dass es keinen Markt gibt. Außerdem flieht ein Gas in die Atmosphäre, obwohl es unmöglich ist, es zurückzugewinnen.

Ein Gramm Gd7 im Labor kostet nicht mehr als 100 Euro, kann in großen Mengen synthetisiert werden, und selbst der Preis würde stark sinken, wenn es in der Industrie erzeugt würde. Es ist ein Festkörper, der nicht verloren geht, und seine Effizienz ist doppelt so hoch wie die des Gases: um die gleiche Kühlung zu erhalten, wird die Hälfte Energie ausgegeben. Es verdoppelt sogar die Effizienz der aktuellen magnetischen Kühlsysteme und Prototypen bei niedrigen Temperaturen, die bereits vor 20 Jahren von anderen bekannten Materialien verwendet werden.

El Professor Paläste und Dr. Evangelisti Sie haben in den Niedrigtemperaturlabors des ICMA, dem gemischten Zentrum des CSIC und der Universität von Zaragoza, ein originelles Messsystem entwickelt, mit dem die Kühleigenschaften der Gd7 direkt beobachtet und experimentell überprüft werden können. Eine neue Technik, die mehr Präzision als herkömmliche magnetothermische Messungen erreicht, die sich auf indirekte Schätzungen beschränken.

Professor McInnes und seine Forschungsgruppe Universität Manchester, Mitautor der Arbeit, waren diejenigen, die das komplexe Molekül, das sie "Gd7" nennen, durch Vereinfachung synthetisieren konnten. Die Computersimulationen der Gruppe von Professor Schnack von der deutschen Universität Bielefeld und Co-Autor zeigen, dass die allmähliche Abnahme des angewendeten Magnetfeldes dieses Molekül erst abkühlen lässt, dann erhitzt und schließlich wieder auf eine minimale Temperatur abkühlt, die sehr nahe der absoluten Null auf der Kelvin-Skala liegt. Dieses komplexe Verhalten unterscheidet sich und verbessert die Leistung von Helio-3 und wurde experimentell im ICMA von Zaragoza überprüft. 

Weitere Informationen:

“Quantum signatures of a molecular nanomagnet in direct magnetocaloric measurements”, Joseph W. Sharples, David Collison, Eric J.L. McInnes, Jürgen Schnack, Elias Palacios, Marco Evangelisti, Nature Communications.

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UNIZAR Presse

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