Elektronnye i magnitnye svoystva fazy zheleza ε-Fe pri vysokikh davleniyakh do 241 GPa v oblasti temperatur 4-300 K

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

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.

Bibliografia

  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).

Declaração de direitos autorais © Российская академия наук, 2023

Este site utiliza cookies

Ao continuar usando nosso site, você concorda com o procedimento de cookies que mantêm o site funcionando normalmente.

Informação sobre cookies