ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной научной задачи теоретического описания низкотемпературных свойств материалов с сильными электронными корреляциями, такими как Кондо эффект, состояние Кондо- решетки, тяжелофермионная сверхпроводимость и высокотемпературную сверхпроводимость. Цель проекта – получение данных о химических составах, кристаллических структурах и свойствах новых тройных интерметаллидов в системах Ce-Ru-{Al,Si}, Ce-Rh-{Al,Ga,Ge}, Ce-Ir-{Si,Ge}; установление взаимосвязи между составом, структурой и физическими свойствами найденных тройных соединений церия.

The project is aimed at solving the fundamental scientific task of the theoretical description of low-temperature properties of materials with strong electron correlations. The properties of such materials can not be explained by the Fermi liquid theory, so a new theory is needed that will explain the numerous anomalous phenomena exhibited by materials of this class, including heavy-fermion and high-temperature superconductivity. In the project, the range of compounds with unusual properties will be expanded due to the search for new ternary intermetallics of cerium, so as the cerium intermetallics often has the desired unusual characteristics. The goal of the project is to obtain experimental data on the chemical compositions, crystal structures and properties of the new ternary Ce-based compounds produced in Ce-Ru- {Al, Si}, Ce-Rh- {Al, Ga, Ge, Ce-Ir- {Si, Ge} systems, as well as determination of the relationship between the composition, structure, and physical properties (magnetic, thermodynamic, and transport) of the ternary Ce-based intermatallics. The scientific significance of the results obtained in the project will contain three aspects: diagramic (the construction of five ternary isobaric-isothermal sections of complex diagrams of ternary systems Ce-Ru-Al, Ce-Rh-Ge, Ce-Ir-Ge, Ce-Rh-Al, Ce -Rh-Ga), structural one (new data on the structural types of intermetallides and crystal-chemical analysis of these data) and physical one (the first data on the parameters of the magnetic, thermodynamic and transport properties of new cerium intermetallics). It is expected that most of the new compounds will exhibit properties gaverened by strong electronic correlations.

В результате завершения трехлетнего проекта к концу 2020 года будут экспериментально получены новые данные о взаимодействии компонентов в изучаемых тройных системах, о составах, кристаллических структурах и физических свойствах новых тройных ИМС. В полном концентрационном интервале будут впервые изучены тройные системы Ce-Rh-Al и Ce-Rh-Ga. После уточнения отдельных областей будет завершено построение изобарно-изотермических сечений диаграмм состояния тройных систем Ce-Ru-Al, Ce-Rh-Ge и Сe-Ir-Ge, исследование которых было начато ранее. В системах Ce-Ru-Si и Ce-Ir-Si, используя полученные ранее данные, будут выполнены эксперименты по синтезу и изучению (включая физические свойства) тех тройных интерметаллидов, кристаллические структуры которых в настоящее время еще не установлены. Ожидается, что впервые будут определены составы и кристаллические структуры ряда – от 20 до 25 – новых ИМС. Часть из них будет синтезирована в виде однофазных образцов (от 9 до 12 ИМС) и их физические свойства будут изучены нашими смежниками (от 5 до 10 ИМС, в зависимости от возможностей смежников). По результатам этих исследований по согласованию с учеными-физиками некоторые из новых соединений (1-3) будут модифицированы легированием (допированием) по второму или третьему компоненту, а для некоторых (1-3 интерметаллида) будут синтезированы изоструктурные ряды с разными РЗЭ. У модифицированных соединений и у соединений в изоструктурных рядах будут исследованы физические свойства. Полученные результаты будут проанализированы в сравнении с современными данными из литературы и опубликованы в статьях

За последние 20 лет в МГУ получены данные о взаимодействии компонентов в более чем 15 тройных системах типа R-T-X. Подробно выполнено изучение тройных силицидов и фазовых равновесий в системах Ce-Rh-Si, Ce-Ir-Si, Ce-Pd-Si и Ce-Pt-Si. Для них опубликованы изотермические сечения диаграмм состояния с большими количествами образующихся тройных ИМС. Обнаружены несколько десятков новых тройных интерметаллидов, изучены кристаллические структуры многих из них. Более 20 являются родоначальниками новых структурных типов. Многие новые ИМС из разных систем демонстрировали физические свойства СКЭС. Среди них CeRu2Si2 (ТФ соединение); Ce3Pd20Si6, Ce3Pd20Ge6, Ce3Pt23Ge11 (супертяжелофермионные системы); CePt3Si (первый ТФ сверхпроводник без центра инверсии); YbPt3Si (магнетокалорический эффект); CePdAl (классическая Кондо-решетка); CeRuSi2 (ТФ соединение с ферромагнитным упорядочением); Ce3Pd4Si4 (квантовый критический режим, НФЖ поведение при низких температурах); Yb3Pt23Si11 (флуктуации валентности Yb). Знания о фазовых равновесиях важны при синтезе чистых однофазных образцов, нужных для изучения кристаллических структур и физических свойств новых ИМС. Ранее коллективом получены экспериментальные результаты о взаимодействии компонентов в тройных системах Ce-Ru-Si, Ce-Ir-Si, в которых были обнаружены следующие тройные фазы с неизвестными кристаллическими структурами: Ce25Ru50Si25, Ce65Ru10Si25, Ce33Ru57Si10, Ce5Ir27Si68, а также фазы, структуры которых были определены, а свойства не изучались (Ce2Ir12Si7,Ce3IrSi3, Ce3Ir4Si4, Ce3Ir2Si2, Ce3Ir3Si2). В проекте будет выполняться определение структур этих ИМС, их синтез и изучение свойств. В системах Ce-Ru-Al, Ce-Rh-Ge и Ce-Ir-Ge построены фазовые равновесия в значительных частях диаграмм, однако у части соединений пока не установлены кристаллические структуры. Работа над пятью перечисленными системами являются перспективной, так для этих систем уже выполнены этапы с наибольшими затратами материалов и времени.

За время работы по проекту были синтезированы 227 образцов и выполнены систематические исследования сплавов тройных систем Ce-Ir-Ge, Ce-Rh-Ge, Ce-Pd-Ge, Ce-Ru-Al, Ce-Rh-Al, Ce-Rh-Ga, La-Ru-Al, Sm-Ru-Al, Yb-Pt-Si. Проведены исследования образцов методами СЭМ, ЛРСА и РФА. Температура термообработки для разных групп сплавов варьировалась от 550 до 850 ºС, а ее продолжительность от одного до полутора месяцев. Полученные результаты разделены на три основных блока – диаграммный, структурный и блок физических свойств. В полных концентрационных интервалах построены изобарно-изотермические сечения диаграмм состояния систем La-Ru-Al, Ce-Ru-Al и Sm-Ru-Al. Выполнено сравнение этих трех систем между собой и с известными из литературы аналогичными системами. Частично построены изотермические сечения тройных диаграмм Ce-Rh-Al, Ce-Rh-Ga, Ce-Rh-Ge, Ce-Ir-Ge и Yb-Pt-Si, а строение диаграммы Ce-Pd-Ge значительно уточнено. Определены химические составы 31 новых тройных соединений, 24 из них структурно охарактеризованы. Девять впервые изученных соединений кристаллизуются в структурах новых типов. Для изученных структур выполнен кристаллохимический анализ. Для изучения физических свойств были синтезированы 12 однофазных образцов. Изучены их электрические и магнитные свойства, которые свидетельствуют на наличие сильных электронных корреляций. По результатам изучения тройных систем La-Ru-Al, Ce-Ru-Al и Sm-Ru-Al участницей проекта Е.В. Марушиной в 2019 году подготовлена и успешно защищена кандидатская диссертация.