Afin de permettre à la réfrigération magnétique d'obtenir des bilans énergétiques adéquats pour l'usage commercial, la découverte de matériaux démontrant des effets magnétocaloriques (EMC) géants est essentielle. Les matériaux avec des transitions de phases magnétiques complexes sont ceux ayant les plus grandes chances de démontrer un EMC géant. Le Fe-Rh affiche l'un des meilleurs EMC jusqu'à présent. Ce système possède une transition relativement complexe de type antiferromagnétique-ferromagnétique. Les matériaux intermétalliques TR MT₂ (TR = Dy, Er, Gd, Ho et MT = Co, AI et Ni) sont reconnus pour leurs grandes variations de la résistivité près de leur point de transition de phases magnétiques, un phénomène observé dans le Fe-Rh également. L'espoir de trouver des matériaux avec EMC géant est fondé sur l'hypothèse que ce phénomène soit accompagné d'une grande variation d'entropie magnétique.

Les premiers matériaux étudiés sont le DyC0₂, ErCo₂, HoCo₂, qui démontrent une transition de phase magnétique du premier ordre entre les états paramagnétique (P) et ferromagnétique (F) accompagnée par une transition métamagnétique. Par la suite, nous avons abordé l'étude du GdNi₂ et du DyAl₂ qui présentent des transitions de phases du second ordre (de l'état P à l'état F ). De nouveaux matériaux tels que le Fe₂(Hf_0.83Ta_0.17)_1.01 et le Gd₅Si₂Ge₂, qui ont fait l'objet de sérieux espoirs en vue de trouver un EMC géant, ont aussi été étudiés.

Les mesures de susceptibilité, de courbes d'aimantation (M vs H), et de variation adiabatique de la température (mesures directes) ont été effectuées sur tous les matériaux. Ainsi, il a été possible de calculer la variation d'entropie magnétique (DS_Mag), de comparer les méthodes de calculs de l'EMC (DT_ad) et de vérifier la validité de l'utilisation de la relation de Maxwell pour les transitions complexes étudiées lors de ce travail.

L'évaluation de la variation d'entropie magnétique par la relation de Maxwell doit être faite de façon très prudente. La variation de la magnétisation M macroscopique (mesurée en fonction du champ et de la température) permet de calculer le DS_Mag si M représente bien le paramètre d'ordre et qu'elle est une fonction continue du champ magnétique et/ou de la température. Ces conditions ne sont pas satisfaites pour une transition métamagnétique. L'évaluation du DS_Mag par la relation de Maxwell lorsque M démontre des discontinuités selon H et T implique des artefacts puisque l'on peut interpréter des variations d'entropies géantes qui en fait ne le sont pas du tout par vérification (DT_ad mesurés de façon directe).

Les systèmes TRCo₂ offrent des EMC (DT_ad^dir) de l'ordre de 10 K (TR = Er) situé à 31 K, 7 K (TR = Ho) situé à 75 K et 6 K (TR = Dy) situé à 135 K pour une variation de champ magnétique de 7 Tesla. Les matériaux Fe₂(Hf_0.83Ta_0.17)_1.01 et le Gd₅Si₂Ge₂ possèdent des DT_ad^dir de 3,5 K à 195 K et I0 K à 275 K respectivement.