Синтез и сверхпроводящие свойства некоторых фаз полигидридов железа при высоких давлениях
- Авторы: Гаврилюк А.Г.1,2,3, Троян И.А.1,2, Стружкин В.В.4, Трунов Д.Н.1, Аксенов С.Н.1, Миронович А.А.1, Иванова А.Г.1,2, Любутин И.С.2
-
Учреждения:
- Институт ядерных исследований РАН
- Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” РАН
- Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
- Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR)
- Выпуск: Том 118, № 9-10 (11) (2023)
- Страницы: 735-747
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/246990
- DOI: https://doi.org/10.31857/S123456782322007X
- EDN: https://elibrary.ru/PIRNRY
- ID: 246990
Цитировать
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, Troitsk, Moscow, Russia; 119333, Moscow, Russia; 236041, Kaliningrad, Russia
И. А. Троян
Институт ядерных исследований РАН;Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” РАН
Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia; 119333, Moscow, Russia
В. В. Стружкин
Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR)
Email: gavriliuk@mail.ru
Pudong, 201203, Shanghai, People’s Republic of China
Д. Н. Трунов
Институт ядерных исследований РАН
Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia
С. Н. Аксенов
Институт ядерных исследований РАН
Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia
А. А. Миронович
Институт ядерных исследований РАН
Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia
А. Г. Иванова
Институт ядерных исследований РАН;Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” РАН
Email: gavriliuk@mail.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia; 119333, Moscow, Russia
И. С. Любутин
Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника” РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: gavriliuk@mail.ru
119333, Moscow, Russia
Список литературы
- D.Y. Pushcharovsky, Geochemistry International 57, 941 (2019).
- K.D. Litasov and A. F. Shatskiy, Russian Geology and Geophysics 57, 22 (2016).
- Z.G. Bazhanova, V.V. Roizen, and A.R. Oganov, Phys.-Uspekhi 60, 1025 (2017).
- K.D. Litasov, Z. I. Popov, P.N. Gavryushkin, S.G. Ovchinnikov, and A. S. Fedorov, Russian Geology and Geophysics 56, 164 (2015).
- K. Hirose, B. Wood, and L. Voˇcadlo, Nat. Rev. Earth Environ. 2, 645 (2021).
- S. Tagawa, N. Sakamoto, K. Hirose, S. Yokoo, J. Hernlund, Y. Ohishi, and H. Yurimoto, Nat. Commun. 12, 2588 (2021).
- S. Tagawa, H. Gomi, K. Hirose, and Y. Ohishi, Geophys. Res. Lett. 49, e2021GL096260 (2022).
- N. Hirao, T. Kondo, E. Ohtani, K. Takemura, and T. Kikegawa, Geophys. Res. Lett. 31, L06616-1 (2004).
- Y. He, D.Y. Kim, V.V. Struzhkin, Z.M. Geballe, V. Prakapenka, and H.-k. Mao, Sci. Bull. 68(4), 1567 (2023).
- M. J. Walter, National Science Review 8, nwab007 (2021).
- H. Mao and W. L. Mao, Matter and Radiation at Extremes 5, 038102 (2020).
- A.P. Drozdov, M. I. Eremets, I.A. Troyan, V. Ksenofontov, and S. I. Shylin, Nature 525, 73 (2015).
- 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).
- 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).
- I.A. Troyan, D.V. Semenok, A.G. Kvashnin et al. (Collaboration), Advanced Materials 2006832 (2021).
- D. Wang, Y. Ding, and H.-K. Mao, Materials 14, 7563 (2021).
- 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).
- C.M. P'epin, A. Dewaele, G. Geneste, P. Loubeyre, and M. Mezouar, Phys. Rev. Lett. 113, 265504 (2014).
- C.M. P'epin, Science 357, 382 (2017).
- Z.G. Bazhanova, A.R. Oganov, and O. Gianola, Phys.-Uspekhi 55, 489 (2012).
- A.G. Kvashnin, I.A. Kruglov, D.V. Semenok, and A.R. Oganov, J. Phys. Chem. C 122, 4731 (2018).
- F. Li, D. Wang, H. Du, D. Zhou, Y. Ma, and Y. Liu, RSC Adv. 7, 12570 (2017).
- N. Zarifi, T. Bi, H. Liu, and E. Zurek, J. Phys. Chem. C 122, 24262 (2018).
- S. Zhang, J. Lin, Y. Wang, G. Yang, A. Bergara, and Y. Ma, J. Phys. Chem. C 122, 12022 ( 2018).
- D.N. Sagatova, P.N. Gavryushkin, N.E. Sagatov, I.V. Medrish, and K.D. Litasov, JETP Lett. 111, 145 (2020).
- V.E. Antonov, I.T. Belash, V.F. Degtyareva, E.G. Ponyatovskii, and V. I. Shiryaev, Sov. Phys. Dokl., Engl. Transl. 25, 490 (1980).
- V.E. Antonov, I.T. Belash, and E.G. Ponyatovsky, Scr. Mater. 16, 203 (1982).
- V.E. Antonov, I.T. Belash, E.G. Ponyatovskii, V.G. Thiessen, and V. I. Shiryaev, Phys. Status Solidi A 65, K43 (1981).
- 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).
- 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).
- 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).
- Y. Fukai, M. Yamakata, and T. Yagi, Z. F¨ur Phys. Chem. 179, 119 (1993).
- H. Saitoh, A. Machida, H. Sugimoto, T. Yagi, K. Aoki, and K. Aoki, J. Alloys Compd. 706, 520 (2017).
- M. Yamakata, T. Yagi, W. Utsumi, and Y. Fukai, Proc. Jpn. Acad. Ser. B 68, 172 (1992).
- I. Choe, R. Ingalls, J.M. Brown, Y. Sato-Sorensen, and R. Mills, Phys. Rev. B 44, 1 (1991).
- J.V. Badding, R. J. Hemley, and H.K. Mao, Science 253, 421 (1991).
- K. Sakamaki, E. Takahashi, Y. Nakajima, Y. Nishihara, K. Funakoshi, T. Suzuki, and Y. Fukai, Phys. Earth Planet. Inter. 174, 192 (2009).
- O. Narygina, L. Dubrovinsky, C. McCammon, A. Kurnosov, I. Kantor, V.B. Prakapenka, and N. Dubrovinskaia, Earth Planet. Sci. Lett. 307, 409 (2011).
- C. Kato, K. Umemoto, K. Ohta, S. Tagawa, K. Hirose, and Y. Ohishi, Am. Mineral. 105, 917 (2020).
- 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).
- K. Ohta, S. Suehiro, K. Hirose, and Y. Ohishi, Comptes Rendus Geosci. 351, 147 (2019).
- 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).
- 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).
- A. Majumdar, J. S. Tse, M. Wu, and Y. Yao, Phys. Rev. B 96, 201107(R) (2017).
- C. Heil, G.B. Bachelet, and L. Boeri, Phys. Rev. B 97, 214510 (2018).
- 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).
- 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.
- 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).
- 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).
- Yu.V. Kondrat'ev, A.V. Butlak, I.V. Kazakov, and A.Y. Timoshkin, Thermochimica Acta 622, 64 (2015).
- H.-K. Mao, W.A. Bassett, and T. Takahashi, J. Appl. Phys. 38, 272 (1967).
- N.V. Barge and R. Boehler, High Pressure Research 6, 133 (1990).
- R. Boehler, N. v. Bargen, and A. Chopelas, J. Geophys. Res. 95, 21731 (1990).
- Y. Akahama and H. Kawamura, J. Appl. Phys. 100, 043516 (2006).
- H.E. Swanson, R.K. Fuyat, and G.M. Urginic, Natl. Bur. Stand. (U.S.) IV, 3 (1955).
- D. Daghero and R. S. Gonnelli, Supercond. Sci. Technol. 23, 043001 (2010).
- 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).
- S.A. Kuzmichev and T. E. Kuzmicheva, Low Temp. Phys. 42, 1008 (2016).
- N. Hirao, Y. Akahama, and Y. Ohishi, Matter and Radiation at Extremes 7, 038403 (2022).