Фазовые диаграммы гидридов железа при давлениях 100–400 ГПа и температурах 0–5000 K

На основе теории функционала плотности, используя метод решеточной динамики в квазигармоническом приближении, впервые проанализирована стабильность гидридов железа Fe$_4$H, Fe$_2$H, FeH, Fe$_3$H$_5$, FeH$_2$, FeH$_3$, FeH$_4$, Fe$_3$H$_{13}$, FeH$_5$ и FeH$_6$ при температурах 0–5000 K в интервале давлений 100–400 ГПа и построены соответствующие фазовые $PT$-диаграммы. Установлено, что нагревание расширяет набор стабильных стехиометрий так, что ряд структур, метастабильных при комнатной температуре, стабилизируются при нагревании выше 1000 K. Проведенный топологический анализ структур гидридов железа свидетельствует, что большинство из них относится к редким или уникальным топологическим типам. Увеличение количества водорода в структуре сопровождается сокращением длины связи H-H, приводящее к образованию гантелеобразных молекул водорода H$_2$ в структурах FeH$_x$, $x>6$, однако эти структуры термодинамически нестабильны и разлагаются на смесь FeH$_6$ и твердого H.