磁熱效應是指在絕熱條件下，磁性材料由外部磁場控制而產生溫度變化的熱力學現象。相比于傳統氣體壓縮制冷技術，基于磁熱效應的磁制冷技術因其具有環境友好和高效節能的潛力，是一種新型綠色的替代技術，具有廣泛的應用前景。因此，設計出具有高效磁熱效應的材料成為了實現磁制冷技術實際應用的關鍵。

最近，一種與超導磁體相結合的主動磁性再生制冷機被開發出來，并成功地液化了氫氣^[1]。這項技術為利用新型磁制冷技術進行氫液化開辟了一扇新的窗口，超越了傳統氣體壓縮/膨脹技術的局限。在這項研究中，HoAl₂因為其在氫液化溫度附近具有較大的磁熵變化，被用作了磁性制冷劑。近期，日本國立材料科學研究所的Naoki Kikugawa等人^[2]創新性的通過新一代激光浮區法單晶爐生長了長度50 mm的HoAl₂單晶，并對該單晶樣品的比熱、磁化率、等溫磁化強度和熱膨脹等物理性能進行了測量和研究。此外，作者還通過磁熵變化評估了磁熱效應，并研究了沿主軸（[100]、[110]和[111]）方向的各向異性物理性質。相關成果以《Single-Crystal Growth of a Cubic Laves-Phase Ferromagnet HoAl2 by a Laser Floating-Zone Method》為題發表在Crystals 上（//doi.org/10.3390/cryst13050760）。

文章中生長HoAl₂單晶所采用的設備為Quantum Design Japan公司推出的型號為LFZ-2KW的新一代激光浮區法單晶爐，文中提及的相關晶體生長參數為：

1）樣品原料名義組分優化為：Ho：Al=1:2.5。過量的Al用于補償晶體生長過程中的揮發損耗。

2）氣氛：Ar（96%）和H₂（4%）混合氣體。

3）氣體流速和壓強：1 L/min, 0.3MPa

4）晶體生長速度：5 mm/hour

5）晶體生長轉速：10 rpm

文章中HoAl₂單晶定向研究所采用的設備為日本Pulstec公司推出的型號為s-Laue的新一代單晶定向系統。

圖片引自^[1]

新一代高性能激光浮區法單晶爐

Quantum Design Japan公司推出的新一代高性能激光浮區法單晶爐（型號：LFZ-2kW）傳承日本理化研究所(RIKEN,CEMS)的先進設計理念，具有更高功率、更加均勻的能量分布和更加穩定的性能，將浮區法晶體生長技術推向一個全新的高度！

新一代高性能激光浮區法單晶爐適用于凝聚態物理、化學、半導體、光學等多種學科領域相關單晶材料制備，尤其適合高飽和蒸汽壓、高熔點材料及高熱導率材料等常規浮區法單晶爐難以勝任的單晶生長工作。

新一代激光浮區法單晶爐較傳統設備的技術優勢：

?  采用全新五束激光設計，確保熔區能量分布更加均勻 

?  更加科學的激光光斑優化方案，有助于降低晶體生長過程中的熱應力

?  采用特殊的實時溫度集成控制系統

新一代高性能激光浮區法單晶爐

新一代X射線單晶定向系統

日本Pulstec公司推出的新一代X射線單晶定向系統s-Laue，是一款基于圓形全二維面探測器技術。該設備配備六軸樣品臺，具有功率小（30KV/1.5mA,因此輻射小）、操作簡單、測試效率高（典型X射線曝光時間為15秒）等特點，可提供臺式、便攜式(即將發布，敬請期待)兩種類型設備，既可滿足實驗室對小樣品進行單晶定向的需求，也可以用于大型零件的現場晶體定向。

應用領域：

可廣泛應用于超導、鐵電、鐵磁、熱電、介電、半導體、光學等物理、化學、材料相關學科的晶體定向。

新一代X射線單晶定向系統s-Laue

參考文獻：

[1] Kamiya, K.; Matsumoto, K.; Numazawa, T.; Masuyama, S.; Takeya, H.; Saito, A.T.; Kumazawa, N.; Futatsuka, K.; Matsunaga, K.; Shirai, T.; et al. Active Magnetic Regenerative Refrigeration Using Superconducting Solenoid for Hydrogen Liquefaction. Appl. Phys. Express 2022, 15, 053001

[2] Kikugawa, N.; Kato, T.; Hayashi, M.; Yamaguchi, H. Single-Crystal Growth of a Cubic Laves-Phase Ferromagnet HoAl₂ by a Laser Floating-Zone Method. Crystals 2023, 13, 760