由于磁性纳米胶囊在尺度上介于块体和原子之间，因此它们表现出很多与块体不同的物理性质。在低温磁制冷领域，超顺磁纳米颗粒具有比顺磁体更大的磁熵变。 为了更大地提高磁熵变，如何找到一种新的方法，制备出既能抗氧化又具有高磁熵变的稀土金属或其化合物的纳米颗粒是当前低温磁制冷领域的一个重要基础问题。
磁学与磁性材料研究部在制备稀土金属或其化合物纳米胶囊方面进行了研究。利用等离子电弧技术，通过引入Gd-Al合金锭为阳极并根据两个元素的蒸气压调节其成分到最佳比例，同时将氢气和氩气的压力比由10：1提高到3：1，成功制备了具有抗氧化的非晶Al₂O₃为外壳，具有大原子磁矩和低磁晶各向异性的金属间化合物GdAl₂为内核的新型纳米胶囊。这种纳米胶囊在T＝5K的磁熵变（ΔS_M）可达到－14.5J/(kgK)，远高于纳米复合材料Gd₃Ga_2.5Fe_2.5O₁₂在T＝10K时的磁熵变－1.7J/(kgK)。另一方面，在合成GdAl₂纳米胶囊的同时，在没有任何催化剂和模板的情况下，GdAl₂纳米胶囊在阴极前方自组装生长成规则排列，具有自相似结构的三维珊瑚状宏观聚集体。这种聚集体在分形结构和磁光器件等方面将有很大的科学和技术研究价值。这项工作发表在Nanotechnology 17 (2006) 5406–5411。
具有低温高磁熵变的新型GdAl₂纳米胶囊的合成不但为磁性纳米胶囊家族增添了新的成员，而且为合成更多具有抗氧化稀土化合物纳米胶囊提供了一条新思路。与此同时可以将等离子电弧技术发展成一种新的制备宏观聚集体的新方法。

沈阳材料科学国家(联合)实验室供稿