Электронные и магнитные свойства фазы железа ε-Fe при высоких давлениях до 241 ГПа в области температур 4-300 К

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Магнитное и электронные состояния железа в гексагональной плотноупакованной ε-Fe фазе исследованы методом синхротронной мессбауэровской спектроскопии на ядрах Fe-57 (методика NFS - nuclear forward scattering или ядерное рассеяние вперед). Измерения выполнены при высоких давлениях P ≈ 55-241 ГПа в диапазоне температур T от 4 до 300 К, а также во внешних магнитных полях до 5 Тл. Установлено, что во всей P -T области атомы Fe находятся в немагнитном состоянии. Предполагаемая теорией магнитная неустойчивость и квантовые спиновые флуктуации, которые могут быть стабилизированы магнитным возмущением (например, внешним магнитным полем) не подтверждается нашимиизмерениями NFS спектров во внешнем магнитном поле. Установлено, что зависимость изомерного сдвига от давления IS(P ) носит нелинейный характер, и при максимальном давлении 241 ГПа значение IS достигает колоссальной величины ≈ - 0.8 мм/с, указывая на очень высокую электронную плотность на ядре железа. Резкое изменение электронной плотности на ядре железа при температурах 100-200 К указывает на фазовый переход с изменением электронной структуры, что может быть связано с резкимувеличением проводимости или даже с возникновением сверхпроводимости.

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, г. Троицк, Москва, Россия; 119333, г. Москва, Россия; 236041, г. Калининград, Россия

В. В Стружкин

Центр перспективных исследований науки и техники высокого давления (HPSTAR)

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

С. Н Аксенов

Институт ядерных исследований РАН

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

А. А Миронович

Институт ядерных исследований РАН

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

И. А Троян

Институт ядерных исследований РАН;Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта

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

А. Г Иванова

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

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

И. С Любутин

Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” РАН

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

Список литературы

  1. I. S. Lyubutin and A. G. Gavriliuk, Phys.-Uspekhi 52, 989 (2009).
  2. S. G. Ovchinnikov, JETP Lett. 94, 192 (2011).
  3. S. G. Ovchinnikov, T. M. Ovchinnikova, P. G. Dyad'kov, V. V. Plotkin, and K. D. Litasov, JETP Lett. 96, 129 (2012).
  4. S. N. Aksenov, A. A. Mironovich, I. S. Lyubutin, A. G. Ivanova, I. A. Troyan, R. A. Sadykov, Siddharth S. Saxena (Montu), and A. G. Gavriliuk, JETP Lett. 114, 742 (2021).
  5. R. Boehler, Rev. Geophys. 38, 221 (2000).
  6. D. N. Sagatova, P. N. Gavryushkin, N. E. Sagatov, I. V. Medrish, and K. D. Litasov, JETP Lett. 111, 145 (2020).
  7. A. G. Kvashnin, I. A. Kruglov, D. V. Semenok, and A. R. Oganov, J. Phys. Chem. C 122, 4731 (2018).
  8. 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 (2022), в печати.
  9. 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, Phys.-Uspekhi 65, 748 (2022).
  10. K. Shimizu, T. Kimura, S. Furomoto, K. Takeda, K. Kontani, Y. Onuki, and K. Amaya, Nature 412, 316 (2001).
  11. E. R. Jette and F. Foote, J. Chem. Phys. 3, 605 (1935).
  12. Z. S. Basinski, W. Hume-Rothery, and A. L. Sutton, Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences 229, 459 (1955).
  13. R. W. G. Wycko, Crystal Structures, 2 ed., Interscience Publishers, N.Y. (1963).
  14. I. Leonov, A. I. Poteryaev, V. I. Anisimov, and D. Vollhardt, Phys. Rev. Lett. 106, 106405 (2011).
  15. J. B. Goodenough, Magnetism and the chemical bond, Interscience publishers, a division of John Wiley & Sons, N.Y.-London (1963).
  16. V. Y. Irkhin, M. I. Katsnelson, and A. V. Tre lov, J. Phys.: Condens. Matter 5, 8763 (1993).
  17. N. V. Barge and R. Boehler, High Pressure Research 6, 133 (1990).
  18. R. Boehler, N. von Bargen, and A. Chopelas, J. Geophys. Res. 95, 21731 (1990).
  19. H.-K. Mao, W. A. Bassett, and T. Takahashi, J. Appl. Phys. 38, 272 (1967).
  20. H. K. Mao, Y. Wu, L. C. Chen, J. F. Shu, and A. P. Jephcoat, J. Geophys. Res. 95, 21737 (1990).
  21. G. Cort, R. D. Taylor, and J. O. Willis, J. Appl. Phys. 53, 2064 (1982).
  22. R. D. Taylor, M. P. Pasternak, and R. Jeanloz, J. Appl. Phys. 69, 6126 (1991).
  23. G. Steinle-Neumann, L. Stixrude, and R. E. Cohen, Phys. Rev. B 60, 791 (1999).
  24. G. Steinle-Neumann, R. E. Cohen, and L. Stixrude, J. Phys. Condens. Matter 16, S1109 (2004).
  25. A. B. Papandrew, M. S. Lucas, R. Stevens, I. Halevy, B. Fultz, M. Y. Hu, P. Chow, R. E. Cohen, and M. Somayazulu, Phys. Rev. Lett. 97, 087202 (2006).
  26. R. Liz'arraga, Nordstr¨om, O. Eriksson, and J. Wills, Phys. Rev. B 78, 064410 (2008).
  27. V. Thakor, J. B. Staunton, J. Poulter, S. Ostanin, B. Ginatempo, and E. Bruno, Phys. Rev. B 67, 180405(R) (2003).
  28. I. I. Mazin, D. A. Papaconstantopoulos, and M. J. Mehl, Phys. Rev. B 65, 100511(R) (2002).
  29. K. Glazyrin, L. V. Pourovskii, L. Dubrovinsky et al. (Collaboration), Phys. Rev. Lett. 110, 117206 (2013).
  30. A. G. Gavriliuk, A. A. Mironovich, and V. V. Struzhkin, Rev. Sci. Instrum. 80, 043906 (2009).
  31. Y. Akahama and H. Kawamura, J. Appl. Phys. 100, 043516 (2006).
  32. Y. V. Shvyd'ko, Phys. Rev. B 59, 9132 (1999).
  33. R.Ru¨ er, C. R. Physique 9, 595 (2008).
  34. Y. V. Shvyd'ko, Hyper ne Interactions 125, 173 (2000).
  35. R. E. Watson and A. J. Freeman, Phys. Rev. 123, 2027 (1961).
  36. A. A. Maradudin, P. A. Flinn, and S. L.Ruby, Phys. Rev. 126, 9 (1962).
  37. L. R. Walker, G. K. Wertheim, and V.Jaccarino, Phys. Rev. Lett. 6, 98 (1961).
  38. J. B. Goodenough, Phys. Rev. 120, 67 (1960).
  39. J. B. Goodenough, A. Wold, and R. J. Arnott, J. Appl. Phys. 31, S342 (1960).
  40. A. G. Petukhov, I. I. Mazin, L. Chioncel, and A. I. Lichtenstein, Phys. Rev. B 67, 153106 (2003).
  41. G. C. Fletcher and R. P. Addis, J. Phys. F: Met. Phys. 4, 1951 (1974).
  42. R. E. Cohen and S. Mukherjee, Phys. Earth Planet.Inter. 143-144, 445 (2004).
  43. J. Goniakowski and M. Podg'orny, Phys. Rev. B 44, 12348 (1991).
  44. H. Ohno and M. Mekata, J. Phys. Soc. Jpn. 31, 102 (1971).
  45. H. Ohno, J. Phys. Soc. Jpn. 31, 92 (1971).
  46. G. Steinle-Neumann, L. Stixrude, and R. E. Cohen, PNAS 101, 33 (2004).
  47. L. Stixrude, R. E. Cohen, and D. J. Singh, Phys. Rev. B 50, 6442 (1994).
  48. I. Troyan, A. Gavriliuk, R.Ru¨ er, A. Chumakov, A. Mironovich, I. Lyubutin, D. Perekalin, A. P. Drozdov, and M. I. Eremets, Science 351, 1303 (2016).

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».