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

Магнитное и электронные состояния железа в гексагональной плотноупакованной $\varepsilon$-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 $P\approx55{-}241\,$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 нашими измерениями 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 ${\approx}\, - 0.8\,$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 резким увеличением проводимости или даже с возникновением сверхпроводимости.