近日，寧波材料所稀土磁性功能材料實(shí)驗(yàn)室博士研究生邵艷艷等人利用上海同步輻射光源硬X射線，研究了鑭系磁熱化合物及其氫化物的晶體結(jié)構(gòu)，在磁體積相變材料中*建立了局域精細(xì)結(jié)構(gòu)與磁性質(zhì)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。

研究人員首先通過(guò)分析拓展邊X射線精細(xì)結(jié)構(gòu)EXAFS譜，變換傅里葉和反傅里葉關(guān)系，并對(duì)振蕩函數(shù)進(jìn)行擬合，從而*優(yōu)化了晶格參數(shù)，構(gòu)建了更加準(zhǔn)確的晶格模型，證實(shí)了氫原子占據(jù)2個(gè)FeI, 4個(gè)FeII/Si中心的24d位置。

另外，晶胞中氫原子含量決定了磁體積相變的轉(zhuǎn)變溫度，即居里溫度，但是晶胞*多能容納氫原子的飽和量并無(wú)定論。以往研究認(rèn)為飽和氫含量和晶格體積的大小有關(guān)，也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)充氫后居里溫度對(duì)壓力的依賴變小，即認(rèn)為氫化物中氫原子和周?chē)�化學(xué)環(huán)境存在價(jià)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。本工作通過(guò)觀察La的X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)XANES譜，觀察到白線峰在充氫后顯著降低，直接證明了La原子局域環(huán)境影響著La與氫原子之間的價(jià)電子轉(zhuǎn)移并決定容氫能力大小，晶格體積對(duì)氫容量的作用次之。

*后，關(guān)于La（Fe，Si）13居里溫度的決定因素，一般認(rèn)為由晶格體積和Fe的d電子以及Si的s電子間的軌道雜化共同作用，有研究通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比間接表明軌道雜化起主導(dǎo)作用。我們利用Fe元素K邊XANES邊前峰來(lái)直接表征雜化作用的強(qiáng)弱關(guān)系，在Fe含量高的化合物中，F(xiàn)e元素K邊前峰更強(qiáng)烈，表明3d軌道有更多的空帶，導(dǎo)致多數(shù)3d電子從局域態(tài)轉(zhuǎn)移到巡游態(tài)，其局域電子降低使得Fe-Si雜化減弱，帶來(lái)居里溫度降低，因此揭示了Fe的d電子和Si的s電子雜化程度極大影響了居里溫度高低。而對(duì)于氫化物而言，邊前峰基本重合表明了Fe與Si的雜化程度相似，因而氫化物主要由晶格體積因素，而非軌道雜化決定居里溫度。

這種基于電子層面的精細(xì)結(jié)構(gòu)表征技術(shù)*應(yīng)用于LaFeSi磁熱材料的研究，對(duì)理解巨磁熵機(jī)理有著較強(qiáng)的啟發(fā)作用，對(duì)原子摻雜或元素替代調(diào)控居里溫度起到工程上的指導(dǎo)作用，也為研究和挖掘磁熱材料的新體系和新功能提供了借鑒思路。該研究工作受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助（2017YFB0702703），成果*近發(fā)表在Acta Materialia (2018, v.150, p.206) 上。