Нейтронные исследования гидридов высокого давления

Федотов В.К., Антонов В.Е.– Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка.

Федотов Владимир Константинович, канд. ф.-м. наук, с.н.с. ИФТТ РАН;

т. (495)388-75-21, факс 8(252)49-701; fedotov@issp.ac.ru

Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка

В Лаборатории физики высоких давлений ИФТТ РАН разработаны оригинальные методики для сжатия газообразного водорода до 9 ГПа при температурах до 1300 K и для закалки образцов под давлением до 80 K. Это позволяет насыщать водородом до высоких концентраций многие металлы, обычно считающиеся негидридообразующими (например, Fe, Co, Mo, Ru, Rh, Re) и сохранять полученные фазы Me-H для последующего исследования в метастабильном состоянии при атмосферном давлении и пониженной температуре.

Наши методики дают возможность синтезировать относительно большие (до 100 мм3) гомогенные образцы гидридов металлов и углеродных наноматериалов с минимальным количеством дефектов. Количество синтезируемого вещества позволяет проводить исследования методами дифракции и неупругого рассеяния нейтронов. Нейтронные измерения ведутся, в основном, в сотрудничестве с Объединенным институтом ядерных исследований (Дубна) и Институтом Лауе-Ланжевена (Гренобль).

К настоящему времени методом нейтронной дифракции определены кристаллические и магнитные структуры большинства новых гидридов высокого давления [1]. У многих гидридов методом НРН изучена также динамика решетки [2]. Обнаружены необычные эффекты. Например, гигантский эффект туннелирования водорода в a марганце, превалирующий над термоактивированной диффузией при температурах до 140 К и сопровождающийся расщеплением основного колебательного состояния атомов водорода на 6.4 мэВ. Это один из немногих квантовых эффектов, наблюдавшихся при температурах выше азотной. У гидридов PdH и NiH, несмотря на кубическую симметрию позиций, занимаемых атомами водорода, обнаружена значительная анизотропия второй и третьй полосы оптических колебаний.

В докладе будут кратко изложены эти и другие примеры нейтронных исследований новых гидридов и рассмотрены преимущества отдельных методов и нейтронных установок в решении конкретных физических задач. Будет обозначен круг интересов нашей лаборатории и спектр нерешенных проблем в этой области исследований.

[1] V.E. Antonov. J.Alloys Compds 330-332, 110-116 (2002).

[2] V.E. Antonov, T.E. Antonova, V.K. Fedotov, T. Hansen, A.S. Ivanov, A.I. Kolesnikov. J.Alloys Compds 404–406, 73–76 (2005)