Синтез и магнитные свойства фаз полигидридов железа при высоких давлениях мегабарного диапазона

Выполнен экспериментальный синтез полигидридов железа в условиях высоких давлений в диапазоне 77–157 ГПа и высоких температур до 2000 К при лазерном нагреве образца в камерах с алмазными наковальнями. Синтез проводился в системе Fe – боразан (боран аммиака NH$_3$BH$_3$). Рентгеновские спектры продуктов синтеза указывают на образование нескольких фаз FeH$_x$, из которых (в двух камерах) надежно регистрируются рефлексы гидрида железа с тетрагональной фазой $I4/mmm$ – FeH$_2$. Магнитные и электронные свойства соединений FeH$_x$ исследованы методом синхротронной мессбауэровской спектроскопии (NFS) на ядрах железа Fe-57. NFS эксперименты выполнены при высоких давлениях в температурном диапазоне 4–300 К и во внешних магнитных полях до 5 Тл. По данным NFS обнаружено как минимум семь различных соединений FeH$_x$ с совершенно разными электронными и магнитными свойствами. Значение температуры Нееля $T_N$, установленное для фазы FeH$_2$ при давлении 82 ГПа, составляет около 174 K. Одним из удивительных результатов является наблюдение фазы FeH$_x$, которая остается магнитноупорядоченной при давлении 128 ГПа во всем интервале температур 4–300 К. Такое высокое давление характерно для границы между нижней мантией и внешним ядром Земли. Существование магнитной фазы соединения железа при таком рекордно высоком давлении является уникальным и не наблюдалось до настоящего времени.