这种通过纯磁性机制实现自冷却的稀有晶体，其核心在于**磁热效应（Magnetocaloric Effect, MCE）**——即材料在外加或移除磁场时发生熵变，从而吸热或放热的物理现象。以下结合最新研

翠绿色的水氯铜矿因其首次发现地——智利阿塔卡马沙漠而得名，其标志性色泽源于内含的铜离子。这些离子同样决定了材料的磁学特性：每个铜离子都携带一个未成对电子，其自旋赋予离子磁矩效应——如同指南针上的微型磁针。"水氯铜矿的独特之处在于铜离子排列方式，"于利希中子科学中心（JCNS）的莱奥妮·海因策博士解释道，"它们形成了由小型连接三角形构成的长链结构，即锯齿链"。这种几何结构引发特殊现象：虽然铜离子自旋始终趋向反平行排列，但三角形构造使这种状态无法完全实现。"我们称之为磁性挫败，"海因策继续阐释。因这种挫败效应，水氯铜矿中的自旋仅在极低温（低于9开尔文，即−264℃）下才能形成静态交替结构。

当研究团队在德累斯顿强磁场实验室（HLD）的超强磁场环境下检测水氯铜矿时，惊人现象显现：该材料在脉冲磁场中表现出显著降温效应——降温幅度达到初始温度近半。这种异常强烈的磁热效应令研究者着迷，因为磁性挫败材料在此领域的表现鲜有研究记录。磁热材料被视为传统制冷技术极具前景的替代方案，例如应用于节能制冷或气体液化领域。相较于传统制冷剂压缩膨胀过程（普通制冷设备的核心机制），这种材料通过磁场调控实现温度变化，具有环保特性与潜在低能耗优势。

这种强磁热效应的起源是什么？

欧洲强磁场实验室联盟（EMFL）的系列补充研究给出更深入解析。"通过磁共振光谱学，我们明确证实施加磁场会破坏水氯铜矿的磁序，"HLD科学家汤米·科特博士解释道，"这种现象非比寻常，因为多数磁性挫败材料中的磁场通常会抑制挫败效应，甚至促进磁序形成。"

团队通过复杂磁结构数值模拟揭示矿物反常行为的根源：虽然磁场使锯齿链尖端铜离子的磁矩沿场向排列从而预期性降低挫败效应，但恰恰是这些磁矩介导相邻链间的弱耦合作用。当该作用消除时，长程磁序便无法维持。这同时解释了异常显著的磁热效应：当磁场影响系统无序度（更准确说是磁熵）时，该效应必然产生。为补偿熵值的快速变化，材料必须相应调整自身温度。这正是研究团队在水氯铜矿中成功论证的作用机制。

"当然，我们并未预期未来会大规模开采水氯铜矿用于新型制冷系统，"汤米·科特博士表示，"但我们发现的物理机制具有本质创新性，观测到的磁热效应强度远超预期。"研究团队希望其工作能激发更多探索，特别是在广袤的磁性挫败体系中有针对性地搜寻创新型磁热材料。