Синтез и сверхпроводящие свойства некоторых фаз полигидридов железа при высоких давлениях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

При лазерном нагреве образца в камерах высокого давления с алмазными наковальнями выполнен экспериментальный синтез двух полигидридов железа FeHx(I) и FeHx(II) в условиях мегабарных давлений 178 и 195 ГПа и высоких температур около 700 и 2000 К соответственно. Исходным образцом служила пластинка металлического железа, обогащенного мессбауэровским изотопом Fe-57, помещенная в среду борана аммиака (BH3NH3). Электронные свойства соединений FeHx исследованы с помощью измерения электрического сопротивления R ( T ) при высоких давлениях (180-216 ГПа) в температурном диапазоне ~ 8-300 К. По данным R(T ) обнаружены две сверхпроводящие фазы соединений FeHxс максимальными критическими температурами сверхпроводящего перехода TC ≈ 25.0 и 27.7 К. Установлено, что значение TC в обоих гидридах линейно растет с увеличением давления с коэффициентом dTC/dP ~ 0.063 ± 0.001 K/ГПа для фазы FeHx(I) и dTC/dP ~ 0.056 ± 0.003 K/ГПа для фазы FeHx(II). Кроме измерений R(T ), эффект сверхпроводимости в гидридах железа подтвержден рядом дополнительных методов.

Об авторах

А. Г. Гаврилюк

Институт ядерных исследований РАН;Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” РАН;Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта

Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Троицк, Москва, Россия; 119333, Москва, Россия; 236041, Калининград, Россия

И. А. Троян

Институт ядерных исследований РАН;Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” РАН

Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Троицк, Москва, Россия; 119333, Москва, Россия

В. В. Стружкин

Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR)

Email: gavriliuk@mail.ru
Пудун, 201203, Шанхай, Китайская Народная Республика

Д. Н. Трунов

Институт ядерных исследований РАН

Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Троицк, Москва, Россия

С. Н. Аксенов

Институт ядерных исследований РАН

Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Троицк, Москва, Россия

А. А. Миронович

Институт ядерных исследований РАН

Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Троицк, Москва, Россия

А. Г. Иванова

Институт ядерных исследований РАН;Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” РАН

Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Троицк, Москва, Россия; 119333, Москва, Россия

И. С. Любутин

Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: gavriliuk@mail.ru
119333, Москва, Россия

Список литературы

  1. D.Y. Pushcharovsky, Geochemistry International 57, 941 (2019).
  2. K.D. Litasov and A. F. Shatskiy, Russian Geology and Geophysics 57, 22 (2016).
  3. Z.G. Bazhanova, V.V. Roizen, and A.R. Oganov, Phys.-Uspekhi 60, 1025 (2017).
  4. K.D. Litasov, Z. I. Popov, P.N. Gavryushkin, S.G. Ovchinnikov, and A. S. Fedorov, Russian Geology and Geophysics 56, 164 (2015).
  5. K. Hirose, B. Wood, and L. Voˇcadlo, Nat. Rev. Earth Environ. 2, 645 (2021).
  6. S. Tagawa, N. Sakamoto, K. Hirose, S. Yokoo, J. Hernlund, Y. Ohishi, and H. Yurimoto, Nat. Commun. 12, 2588 (2021).
  7. S. Tagawa, H. Gomi, K. Hirose, and Y. Ohishi, Geophys. Res. Lett. 49, e2021GL096260 (2022).
  8. N. Hirao, T. Kondo, E. Ohtani, K. Takemura, and T. Kikegawa, Geophys. Res. Lett. 31, L06616-1 (2004).
  9. Y. He, D.Y. Kim, V.V. Struzhkin, Z.M. Geballe, V. Prakapenka, and H.-k. Mao, Sci. Bull. 68(4), 1567 (2023).
  10. M. J. Walter, National Science Review 8, nwab007 (2021).
  11. H. Mao and W. L. Mao, Matter and Radiation at Extremes 5, 038102 (2020).
  12. A.P. Drozdov, M. I. Eremets, I.A. Troyan, V. Ksenofontov, and S. I. Shylin, Nature 525, 73 (2015).
  13. I. Troyan, A. Gavriliuk, R. R¨uffer, A. Chumakov, A. Mironovich, I. Lyubutin, D. Perekalin, A.P. Drozdov, and M. I. Eremets, Science 351, 1303 (2016).
  14. M. Somayazulu, M. Ahart, A.K. Mishra, Z.M. Geballe, M. Baldini, Y. Meng, V.V. Struzhkin, and R. J. Hemley, Phys. Rev. Lett. 122, 027001 (2019).
  15. I.A. Troyan, D.V. Semenok, A.G. Kvashnin et al. (Collaboration), Advanced Materials 2006832 (2021).
  16. D. Wang, Y. Ding, and H.-K. Mao, Materials 14, 7563 (2021).
  17. I.A. Troyan, D.V. Semenok, A.G. Ivanova, A.G. Kvashnin, D. Zhou, A.V. Sadakov, O.A. Sobolevskiy, V.M. Pudalov, I. S. Lyubutin, and A.R. Oganov, Physics-Uspekhi 65, 748 (2022).
  18. C.M. P'epin, A. Dewaele, G. Geneste, P. Loubeyre, and M. Mezouar, Phys. Rev. Lett. 113, 265504 (2014).
  19. C.M. P'epin, Science 357, 382 (2017).
  20. Z.G. Bazhanova, A.R. Oganov, and O. Gianola, Phys.-Uspekhi 55, 489 (2012).
  21. A.G. Kvashnin, I.A. Kruglov, D.V. Semenok, and A.R. Oganov, J. Phys. Chem. C 122, 4731 (2018).
  22. F. Li, D. Wang, H. Du, D. Zhou, Y. Ma, and Y. Liu, RSC Adv. 7, 12570 (2017).
  23. N. Zarifi, T. Bi, H. Liu, and E. Zurek, J. Phys. Chem. C 122, 24262 (2018).
  24. S. Zhang, J. Lin, Y. Wang, G. Yang, A. Bergara, and Y. Ma, J. Phys. Chem. C 122, 12022 ( 2018).
  25. D.N. Sagatova, P.N. Gavryushkin, N.E. Sagatov, I.V. Medrish, and K.D. Litasov, JETP Lett. 111, 145 (2020).
  26. V.E. Antonov, I.T. Belash, V.F. Degtyareva, E.G. Ponyatovskii, and V. I. Shiryaev, Sov. Phys. Dokl., Engl. Transl. 25, 490 (1980).
  27. V.E. Antonov, I.T. Belash, and E.G. Ponyatovsky, Scr. Mater. 16, 203 (1982).
  28. V.E. Antonov, I.T. Belash, E.G. Ponyatovskii, V.G. Thiessen, and V. I. Shiryaev, Phys. Status Solidi A 65, K43 (1981).
  29. V.E. Antonov, I.T. Belash, V.F. Degtyareva, D.N. Mogilyansky, B.K. Ponomarev, and V. S. Shekhtman, Sov. Phys. Dokl. 14, 371 (1989).
  30. V.E. Antonov, K. Cornell, V.K. Fedotov, A. I. Kolesnikov, E.G. Ponyatovsky, V. I. Shiryaev, and H. Wipf, J. Alloys Compounds 264(1-2), 214 (1998).
  31. V.E. Antonov, M. Baier, B. Dorner, V.K. Fedotov, G. Grosse, A. I. Kolesnikov, E.G. Ponyatovsky, G. Schneider, and F. E. Wagner, J. Phys. Condens. Matter 14, 6427 (2002).
  32. Y. Fukai, M. Yamakata, and T. Yagi, Z. F¨ur Phys. Chem. 179, 119 (1993).
  33. H. Saitoh, A. Machida, H. Sugimoto, T. Yagi, K. Aoki, and K. Aoki, J. Alloys Compd. 706, 520 (2017).
  34. M. Yamakata, T. Yagi, W. Utsumi, and Y. Fukai, Proc. Jpn. Acad. Ser. B 68, 172 (1992).
  35. I. Choe, R. Ingalls, J.M. Brown, Y. Sato-Sorensen, and R. Mills, Phys. Rev. B 44, 1 (1991).
  36. J.V. Badding, R. J. Hemley, and H.K. Mao, Science 253, 421 (1991).
  37. K. Sakamaki, E. Takahashi, Y. Nakajima, Y. Nishihara, K. Funakoshi, T. Suzuki, and Y. Fukai, Phys. Earth Planet. Inter. 174, 192 (2009).
  38. O. Narygina, L. Dubrovinsky, C. McCammon, A. Kurnosov, I. Kantor, V.B. Prakapenka, and N. Dubrovinskaia, Earth Planet. Sci. Lett. 307, 409 (2011).
  39. C. Kato, K. Umemoto, K. Ohta, S. Tagawa, K. Hirose, and Y. Ohishi, Am. Mineral. 105, 917 (2020).
  40. A. Machida, H. Saitoh, T. Hattori, A. Sano-Furukawa, K. Funakoshi, T. Sato, S. I. Orimo, K. Aoki, and K. Aoki, Sci. Rep. 9, 12290 (2019).
  41. K. Ohta, S. Suehiro, K. Hirose, and Y. Ohishi, Comptes Rendus Geosci. 351, 147 (2019).
  42. J. Ying, J. Zhao, W. Bi, E.E. Alp, Y. Xiao, P. Chow, G. Shen, and V.V. Struzhkin, Phys. Rev. B 101, 020405(R) (2020).
  43. E.C. Thompson, A.H. Davis, W. Bi, J. Zhao, E.E. Alp, D. Zhang, E. Greenberg, V.B. Prakapenka, and A. J. Campbell, Geochem. Geophys. Geosyst. 19, 305 (2018).
  44. A. Majumdar, J. S. Tse, M. Wu, and Y. Yao, Phys. Rev. B 96, 201107(R) (2017).
  45. C. Heil, G.B. Bachelet, and L. Boeri, Phys. Rev. B 97, 214510 (2018).
  46. A. Gavriliuk, I. Trojan, S. Aksenov, O. Leupold, I. Sergeev, H. Wille, A. Mironovich, I. Lyubutin, and V. Struzhkin, EPSC-DPS Joint Meeting 2019 13, EPSC-DPS2019-886 (2019).
  47. I. S. Lyubutin, I.A. Troyan, and A.G. Gavrilyuk, XVI International Conference M¨ossbauer Spectroscopy and its Applications, XVII ICMSA, 5-9 September, Ekaterinburg, Russia (2022), p. 69.
  48. A.G. Gavriliuk, V.V. Struzhkin, S.N. Aksenov, A.A. Mironovich, I.A. Troyan, A.G. Ivanova, and I. S. Lyubutin, JETP Lett. 117, 126 (2023).
  49. A.G. Gavriliuk, V.V. Struzhkin, S.N. Aksenov, A.G. Ivanova, A.A. Mironovich, I.A. Troyan, and I. S. Lyubutin, JETP Lett. 116, 804 (2022).
  50. Yu.V. Kondrat'ev, A.V. Butlak, I.V. Kazakov, and A.Y. Timoshkin, Thermochimica Acta 622, 64 (2015).
  51. H.-K. Mao, W.A. Bassett, and T. Takahashi, J. Appl. Phys. 38, 272 (1967).
  52. N.V. Barge and R. Boehler, High Pressure Research 6, 133 (1990).
  53. R. Boehler, N. v. Bargen, and A. Chopelas, J. Geophys. Res. 95, 21731 (1990).
  54. Y. Akahama and H. Kawamura, J. Appl. Phys. 100, 043516 (2006).
  55. H.E. Swanson, R.K. Fuyat, and G.M. Urginic, Natl. Bur. Stand. (U.S.) IV, 3 (1955).
  56. D. Daghero and R. S. Gonnelli, Supercond. Sci. Technol. 23, 043001 (2010).
  57. Z.-Y. Cao, H. Jang, S. Choi, J. Kim, S. Kim, J.-B. Zhang, A. S. Sharbirin, J. Kim, and T. Park, NPG Asia Mater. 15, 5 (2023).
  58. S.A. Kuzmichev and T. E. Kuzmicheva, Low Temp. Phys. 42, 1008 (2016).
  59. N. Hirao, Y. Akahama, and Y. Ohishi, Matter and Radiation at Extremes 7, 038403 (2022).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».