vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2022.3(128).130-132vestnovsu-98Research ArticleКомпьютерные технологииComputer technologiesМетоды моделирования мультикалорического эффекта в мультиферроикахSimulation methods of multicaloric effects in multiferroicsПетровВ. М.PetrovV. M.evgen.mendeleev@yandex.ruНовгородский государственный университет имени Ярослава МудрогоRussian Federation20222009202303(128)130132Copyright © Петров В.М., 20232023Петров В.М.Petrov V.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/98

Рассмотрена методика расчёта калорических эффектов в мультиферроиках, включая магнитокалорический, электрокалорический, барокалорический и мультикалорический эффекты. Проанализирована возможность увеличения калорических эффектов в материалах, обладающих магнитоэлектрическим эффектом, а также возможность создания композиционных магнитоэлектрических материалов, в которых приложение одного поля приводит к индуцированию калорических эффектов разной физической природы, обусловленному механической связью между компонентами композиционного материала. Результаты работы представляют интерес с точки зрения получения комплекса характеристик слоистых структур, необходимых для создания твердотельных охладителей с целью повышения надежности элементной базы микроэлектроники.

A method for calculating caloric effects in multiferroics, including magnetocaloric, electrocaloric, barocaloric, and multicaloric effects, is discussed. The possibility of increasing caloric effects in materials with a magnetoelectric effect, as well as the possibility of creating composite magnetoelectric materials, in which the application of one field leads to inducing the caloric effects of different physical nature, due to the mechanical connection between the components of the composite material, is considered. The results of the work are of interest in terms of obtaining a set of characteristics of layered structures necessary for the creation of solid-state coolers in order to increase the reliability of the element base of microelectronics.

калорические эффектымультиферроикимагнитоэлектрический эффектcaloric effectsmultiferroicsmagnetoelectric effectИсследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда №22-21-20119, https://rscf.ru/project/22-21-20119/.ReferencesSokolovskiy V.V., Fayzullin R.R., Buchelnikov V.D. et al. Theoretical treatment and direct measurements of magnetocaloric effect in Ni2.19−xFexMn0.81Ga Heusler alloys // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2013. Vol.343. P.6–12. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2013.04.069Sokolovskiy V.V., Fayzullin R.R., Buchelnikov V.D., et al. Theoretical treatment and direct measurements of magnetocaloric effect in Ni2.19−xFexMn0.81Ga Heusler alloys. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2013, vol. 343, pp. 6–12. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2013.04.069Shen B.G., Sun J.R., Hu F.X. et al. Recent progress in exploring magnetocaloric materials // Adv. Mater. 2009. Vol.41(38). P.4545–4564. DOI: https://doi.org/10.1002/chin.201038227Shen B.G., Sun J.R., Hu F.X., et al. Recent progress in exploring magnetocaloric materials. Adv. Mater., 2009, vol. 41(38), pp. 4545-4564. doi: https://doi.org/10.1002/chin.201038227Дильмиева Э.Т., Каманцев А.П., Коледов В.В. и др. Экспериментальное моделирование цикла магнитного охлаждения в сильных магнитных полях // Физика твердого тела. 2016. Т.58(1). С.82–86Dil'miyeva E.T., Kamantsev A.P., Koledov V.V., et al. Eksperimental'noye modelirovaniye tsikla magnitnogo okhlazhdeniya v sil'nykh magnitnykh polyakh [Experimental modeling of the magnetic cooling cycle in strong magnetic fields]. Fizika tverdogo tela, 2016, vol. 58(1), pp. 82–86.Bartlett J., Hardy G., Hepburn I. Performance of a fast response miniature Adiabatic Demagnetisation Refrigerator using a single crystal tungsten magnetoresistive heat switch // Cryogenics. 2015. Vol.72(2). P.111–121. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2015.10.004Bartlett J., Hardy G., Hepburn I. Performance of a fast response miniature Adiabatic Demagnetisation Refrigerator using a single crystal tungsten magnetoresistive heat switch. Cryogenics, 2015, vol. 72(2), pp. 111–121. doi: https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2015.10.004Neese B., Chu B., Lu S.-G. et al. Large electrocaloric effect in ferroelectric polymers near room temperature // Science. 2008. Vol.321. P.821–823. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1159655Neese B., Chu B., Lu S.-G., et al. Large electrocaloric effect in ferroelectric polymers near room temperature. Science, 2008, vol. 321, pp. 821–823. doi: https://doi.org/10.1126/science.1159655Nair B., Usui T., Crossley S. et al. Large electrocaloric effects in oxide multilayer capacitors over a wide temperature range // Nature. 2019. Vol.575. P.468–472. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1634-0Nair B., Usui T., Crossley S., et al. Large electrocaloric effects in oxide multilayer capacitors over a wide temperature range. Nature, 2019, vol. 575, pp. 468–472. doi: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1634-0Метлов Л. С., Коледов В. В., Шавров В. Г. и др. Моделирование эластокалорических эффектов в сплавах Гейслера // Челяб. физ.-матем. журн. 2020. Т.5(4). С.592–600. DOI: https://doi.org/10.47475/2500-0101-2020-15418Metlov L.S., Koledov V.V., Shavrov V.G., et al. Modelirovaniye elastokaloricheskikh effektov v splavakh Geyslera. Chelyab. fiz.-matem. zhurn., 2020, vol. 5(4), pp. 592–600. doi: https://doi.org/10.47475/2500-0101-2020-15418Vopson M.M., Fetisov Y.K., Hepburn I. Solid-state heating using the multicaloric effect in multiferroics // Magnetochemistry. 2021. Vol.7. P.154. DOI: https://doi.org/10.3390/magnetochemistry7120154Vopson M.M., Fetisov Y.K., Hepburn I. Solid-state heating using the multicaloric effect in multiferroics. Magnetochemistry, 2021, vol. 7, pp. 154. doi: https://doi.org/10.3390/magnetochemistry7120154Старков А.С., Старков И.А. Мультикалорический эффект в твердом теле: новые аспекты // ЖЭТФ. 2014. Т.146(2). С.297–303. DOI: https://doi.org/10.7868/S0044451014080082Starkov A.S., Starkov I.A. Mul'tikaloricheskiy effekt v tverdom tele: novyye aspekty [Multicaloric effect in solids: new aspects]. ZHETF — Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2014, vol. 146(2), pp. 297–303. doi: https://doi.org/10.7868/S0044451014080082Lisenkov S., Mani B.K., Chang C.-M. et al. Multicaloric effect in ferroelectric PbTiO3 from first principles // Phys. Rev. B. Vol.87. Article number: 224101. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.224101Lisenkov S., Mani B.K., Chang C.-M., et al. Multicaloric effect in ferroelectric PbTiO3 from first principles. Phys. Rev. B., vol. 87, article number: 224101. doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.224101

The authors declare that there are no conflicts of interest present.