Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Расплавным методом синтезированы кристаллы сверхпроводящего интерметаллида Mo8Ga41 с критической температурой 9.7 К. Свойства его сверхпроводящего состояния исследованы методом мюонной спиновой спектроскопии. Показано, что скорость релаксации спинов мюонов в различных магнитных полях увеличивается ниже критической температуры вследствие формирования решетки Абрикосова и эффективного рассеяния мюонов на её узлах. Установлено, что параметр сверхпроводящего состояния Mo8Ga41 отличается от случая БКШ теории, и температурная зависимость лондоновской глубины проникновения хорошо аппроксимируется моделью, в которой предполагаются две сверхпроводящие щели с энергиями 4.3(6) мэВ и 1.76(6) мэВ. Таким образом, результаты исследования сверхпроводящего состояния методом мюонной спиновой спектроскопии показывают, что Mo8Ga41 является нетипичным двухзонным сверхпроводником. Частичное замещение молибдена на ванадий в Mo8Ga41 практически не влияет на критическую температуру, однако приводит к полному закрытию одной из сверхпроводящих щелей для состава Mo7VGa41. Поиск аналогов соединения Mo8Ga41 в различных системах, содержащих одновременно два непереходных элемента, привел к обнаружению пяти новых соединений с различным кристаллическим строением, причем новое соединение в тройной системе Re-Ga-Zn состава Re8Ga41-yZny, где у = 20(2), оказалось изоструктурным Mo8Ga41. По предварительным данным это соединение является сверхпроводником с критической температурой Tc ~ 2.1 K. Исследованы фазовые соотношения в системе Fe-Ge вблизи области существования соединения Fe2Ge3, относящегося к семейству фаз Новотного. Показано, что стехиометрический поликристаллический образец состава Fe2Ge3 представляет собой сложную композицию, основу которой по данным просвечивающей электронной микроскопии составляет орторомбическая фаза с вероятной пространственной группой Pcc2 или Pccm на основании условий погасаний. Наряду с орторомбической фазой образец также содержит фазу с несоразмерно модулированной структурой, усложненной локальными вариациями вектора q, которые заключается в его отклонении от направления [001]. Экспериментальные ПЭМ изображения хорошо согласуются с расчётными в локальном масштабе, однако, прогрессирующие расхождения параллельных атомных рядов свидетельствуют об искажении идеальной структуры. Таким образом, установлено, что поликристаллический образец Fe2Ge3 является мультифазным, при этом основные фазы, входящие в состав образца, – это производные структуры Новотного. Методом химического транспорта с одновременным участием двух транспортных агентов – I2 и Mo(CO)6 – получены монокристаллы целевого соединения, которые, в отличие от поликристаллического образца, характеризуются соразмерной структурой фаз Новотного согласно результатам монокристального рентгеноструктурного анализа. Полученные кристаллы использованы для исследования магнитных свойств Fe2Ge3 стехиометрического состава. Показано, что при температурах выше 50 K намагниченность не зависит от температуры в пределах ошибки измерений и принимает очень низкие значения. Полученные результаты подтверждают вывод о том, что Fe2Ge3 является узкозонным полупроводником с небольшой плотностью носителей заряда и не содержит локальных магнитных моментов. В результате поиска новых фаз семейства Новотного с кристаллической структурой типа TiSi2 установлено образование соединений с искомой структурой в системах Nb-Ga-Ge, V-Al-Ge и V-Ga-Ge. Образование новых фаз в системах с танталом не обнаружено. Уточнены параметры элементарных ячеек и установлено, что они закономерно увеличиваются при замене алюминия на германий и ванадия на ниобий, что связано с различием атомных радиусов элементов. Для образца исходного состава VAlGe предприняты эксперименты по росту кристаллов с использованием методики газофазного транспорта с использованием йода в качестве транспортного агента. Проведенный для полученных кристаллов рентгеноструктурный анализ показал, что образовался кристалл с другим структурным типом – CrSi2. Нами показано, что структурный переход связан, вероятно, с близостью кристаллического строения обоих типов, и сдвиг фрагмента структуры CrSi2 приводит к реализации структуры фазы Новотного TiSi2. Очевидно, что формирование того или иного структурного типа зависит не только от содержания p-элементов, но существуют и другие факторы, например, количество валентных электронов или размерные эффекты, изучение которых представляет важную задачу для дальнейшего понимания взаимосвязи «состав-структура» в исследуемых нами системах. Поиск новых тройных интерметаллидов R2MT2 проводился в системах R-In-T и R-Sn-T, где R = Y, La и T = Fe, Co, Ni. В результате отжигов, проведенных в широком диапазоне температур, и последующего исследования продуктов методами рентгеновской дифракции, локального рентгеноспектрального анализа и сканирующей электронной микроскопии, установлено, что искомые фазы не образуются. Переход к исследованию систем Zr(Hf)-Sn-Ni показал, что вместо ожидаемых фаз Zr2SnNi2 и Hf2SnNi2 образовались термодинамически стабильные фазы – так называемые «половинные сплавы Гойслера» ZrNiSn и HfNiSn, которые не являются целевыми соединениями. В тройных системах Fe-Ge-E (E = Si, P) нами обнаружены новые соединения с общей формулой Fe32+δGe35-xEx, изоструктурные ранее синтезированному и исследованному нами соединению Fe32+δGe33As2, кристаллизующемуся в собственном структурном типе, который принадлежит к редкому классу структур двумерного срастания. В кристаллической структуре данных фаз происходит чередование в плоскости ab бесконечных колонок двух структурных типов: MgFe6Ge6 и Co2Al5. Блоки MgFe6Ge6 представляют собой фрагменты в виде гексаграмм, расположенные по мотиву тригональной сетки. Между блоками MgFe6Ge6 размещены блоки гипотетической фазы Fe2Ge5 структурного типа Co2Al5. Нами разработаны методики синтеза новых соединений, основанные на двухстадийном отжиге исходных образцов при различных температурах и последующей изотермической перекристаллизацией в присутствии транспортного агента – молекулярного йода. Установлено, что в новых фазах содержание p-элемента не фиксировано, а минимальное значение δ превышает 0.5. Fe32+δGe35-xPx имеет область гомогенности по фосфору x = 1.7−4.4 при 650°C и x = 1.1−4 при 700°C и по железу 0.6-0.75. Область гомогенности фазы Fe32+δGe35-xSix при 650°C по х уже, чем у Fe32+δGe35-xPx, и сдвинута в сторону больших значений x от 4 до 5, при этом содержание дополнительного железа также сдвинуто в сторону больших δ и примерно равно 1. Нами показано, что образование соединений Fe32+δGe35-xEx (E = P, Si) происходит вследствие замещения атомов германия на другой p-элемент, тогда как в Fe32+δGe33As2 данное замещение происходит в гантелях E2 в центре блока типа MgFe6Ge6. Между такими гантелями расположена позиция (0, 0, 1/2), которая в Fe32+δGe35-xEx заселена атомами железа лишь частично, что определяет общую нестехиометрию фазы по Fe (δ). Замещение на фосфор и кремний происходит также в блоке MgFe6Ge6, но в 6-тикратной позиции (0, 0.23, 0.5). Fe32+δGe35-xPx демонстрирует сходное с Fe32+δGe33As2 магнитное поведение. При 125 K происходит фазовый переход, а при более низкой температуре – немонотонный рост магнитной восприимчивости с уменьшением температуры. Кроме того, аппроксимация по закону Кюри-Вейса парамагнитной области приводит к отрицательной температуре Вейса около -400К при эффективном магнитном моменте около 3 μB/Fe.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В 2018 году работы шли по трем основным направлениям, что соответствует плану работ. Во-первых, разработан и осуществлен новый алгоритм поиска полярных интерметаллидов, основанный на сочетании двух легкоплавких элементов 12-14 групп, имеющих разное число валентных электронов, с одним тугоплавким переходным металлом. С помощью такого алгоритма исследованы несколько систем типа M-E1-E2 (где Е – элемент 12-14 групп) и синтезировано около 10 новых соединений, из которых более половины подробно изучено. В том числе, установлены переходы в сверхпроводящее состояние для нескольких новых фаз. Во-вторых, осуществлен поиск новых фаз Новотного как со структурным типом TiSi2 (в продолжение работ прошлого года), так и других структурных типов. Обнаружено несколько новых интерметаллических соединений, в том числе, кристаллизующихся в новых структурных типах и обладающих характерными для фаз Новотного полупроводниковыми свойствами. В-третьих, проводилось исследование интерметаллидов, имеющих сложную магнитную структуру вследствие присутствия в их кристаллических структурах значительного числа (не менее 4х) кристаллографически неэквивалентных атомов железа. В текущем году основное внимание уделялось ранее открытым нами фазам Fe32+δGe35-xEx (E = P, As) и известному из литературы, но совершенно неохарактеризованному соединению Fe6Ge5. Для поиска новых соединений - интерметаллидов на основе эндоэдрических кластеров с возможными сверхпроводящими свойствами - был использован модифицированный метод роста кристаллов из расплава, содержащего два легкоплавких металла с разным количеством валентных электронов. Использование такого тройного расплава позволяет контролировать среднее количество валентных электронов в системе - параметр, которой в значительной степени определяет условия образования интерметаллических соединений разных структурных типов. С использованием указанного подхода синтезированы новые интерметаллические фазы в системах Re-Ga-Zn, Mo-Ga-Zn и Mo-Ga-Sn. Соединение Re8Ga41-xZnx относится к структурному типу Mo8Ga41, изученному нами ранее, существует в диапазоне составов 20.8(6) ≤ x ≤ 21.2(5), что соответствует концентрации валентных электронов ~ 19.7 ē /Re. В согласии с рассчитанной зонной структурой соединение демонстрирует металлическую проводимость. В том же структурном типе кристаллизуется Mo8Ga41-xZnx, где x(макс.) = 11.3(2). В нем обнаружена сегрегация атомов цинка с образованием кластеров Zn13. Показано, что состав с предельным содержанием цинка является металлом без проявления сверхпроводящих свойств при низких температурах. Еще одно новое соединение, формально относящееся к структурному типу Mo8Ga41 – это Mo8Ga41-xSnx с максимальным содержанием олова x = 0.9(1). В его кристаллической структуре происходит смещение атомов таким образом, что атомы олова обособляются и формируют собственные полиэдры - искажённые октаэдры SnGa6. Измерения электрического сопротивления показывают наличие перехода в сверхпроводящее состояние при TC = 8.9 K в нулевом магнитном поле (Рис. 8). Температура перехода незначительно уменьшается при образовании твёрдого раствора Mo8Ga41-xSnx, поскольку для исходного интерметаллида Mo8Ga41 TC = 9.7 K, что, по всей видимости, связано с увеличением концентрации валентных электронов от 21.375 ē/Mo для Mo8Ga41 до 21.5 ē/Mo для Mo8Ga40.1(1)Sn0.9(1). Новое соединение Mo7Ga52-xZnx с узкой областью гомогенности 28.0(4) < x < 33.1(5) изоструктурно Mo7Sn12Zn40 и состоит из икосаэдрических кластеров Mo(Ga/Zn)12 и ромбододекаэдрических кластеров Mo(Ga/Zn)14. Новый интерметаллид Mo4Ga21-x-δSnx.характеризуется узкой областью гомогенности 1.8(1) ≤ x ≤ 2.3(1). В его кристаллической структуре атомы молибдена находятся в эндоэдрических кластерах Mo(Ga/Sn)10, которые являются изоморфными кластерам MoGa10 в структуре Mo8Ga41. Электрическое сопротивление Mo4Ga21-x-δSnx [x = 1.83(2), δ = 0.525(4)] уменьшается с уменьшением температуры, что соответствует металлическому типу проводимости. В области низких температур наблюдается переход в сверхпроводящее состояние при TC = 5.6 K в нулевом магнитном поле. В системе Re-Ga-Ge синтезированы новые соединения ReGa2Ge и ReGaGe2, первое из которых кристаллизуется в структурном типе IrIn3, а второе обладает кристаллической структурой нового типа. Показано, что оба соединения являются полупроводниками в полном соответствии с правилом 18-n. В этой же системе методом твердофазного синтеза обнаружено еще одно новое соединение – ReGa0.4Ge0.6, также имеющее уникальную кристаллическую структуру. В результате исследования его электронного строения и транспортных свойств установлено, что ReGa0.4Ge0.6 является редким примером интерметаллида, сочетающего в себе выраженные (не делокализованные) ковалентные связи между всеми атомами. Установлены области гомогенности соединений со структурой фаз Новотного в системах Nb-Al-Ge, V-Al-Ge и Nb-Ga-Ge и синтезированы однофазные образцы. Показано, что соединения со структурой фаз Новотного в системе V-Ga-Ge не образуются. Уточнение кристаллической структуры показало, что содержание германия в образцах в системе V-Al-Ge превышает содержание алюминия, однако концентрация валентных электронов далека от 14, при которой ожидаются полупроводниковые свойства. На основе анализа литературы и наших данных по всем известным фазам, кристаллизующимся в структуре TiSi2, мы рассчитали значения максимальной разницы между радиусами, входящих в состав, d и p элементов. Таким образом, что для существования фазы Новотного структурного типа TiSi2 необходимым условием является существенное различие в радиусах d и p атомов. Исследовано магнитное поведение фаз Fe32+δGe33As2 и Fe32+δGe35-xPx, построенных путем срастания блоков структур Co2Al5 и MgFe6Ge6. Показано, что примерно при 125 K происходит антиферромагнитный фазовый переход, а при более низкой температуре происходит немонотонный рост магнитной восприимчивости с уменьшением температуры, причем аппроксимация по закону Кюри-Вейса парамагнитной области в обоих случаях приводит к отрицательной температуре Вейса θW около 400 K при эффективном магнитном моменте порядка 3 μB/Fe. Для подтверждения магнитной природы фазового перехода Fe32Ge33As2 исследовали методом 57Fe мессбауэровской спектроскопии в температурном интервале 14-300 K. Анализ сверхтонких параметров показал, что для всех позиций, кроме Fe1, магнитный момент либо сонаправлен с осью c, либо отклоняется на достаточно небольшой угол (менее 5°). В случае позиции Fe1 возможны две ориентации магнитного момента: коллинеарный оси c и лежащий в плоскости ab. Для дальнейшего исследования магнитной структуры проводили исследования методом дифракции нейтронов, на основании чего построена модель наиболее вероятной низкотемпературной магнитной структуры для Fe32Ge33As2. Данная структура является антиферромагнитной, а каждая кристаллографическая позиции железа имеет нулевой общий момент. При этом магнитный момент части позиций может быть скомпенсирован только в наблюдаемой удвоенной ячейке, а результаты уточнения магнитной структуры Fe32.5Ge32P3 по нейтронограммам показали, что она вероятно схожа с моделью, описанной для мышьякового аналога. Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию соединений в бинарной системе Fe-Ge, Fe6Ge5 остается малоизученной фазой. В литературе представлено только определение его кристаллической структуры, выполненное с низкой точностью, и нет сведений о каких-либо свойствах. Мы переопределили кристаллическую структуру соединения Fe6Ge5 и исследовали его магнитные свойства в температурном интервале 2-400 K. Кристаллическую структуру Fe6Ge5 можно представить как чередование слоев двух типов: слоев в виде лент из связанных тригональных одно- и двухшапочных призм GeFe7/8 и слоев изолированных искаженных октаэдров Fe2Ge6. Все кратчайшие межатомные расстояния находятся в типичном диапазоне для контактов Fe-Fe и Fe-Ge, за исключением связи 2.38 Å Fe4-Fe4 в упомянутых выше искаженных октаэдрах Fe2Ge6. Это расстояние значительно меньше кратчайшего расстояния Fe-Fe 2.5 Å в α-Fe и близко к расчетному расстоянию 2.32 Å для одинарной связи Fe-Fe в гипотетической молекуле Fe2. Исследование температурной зависимости магнитной восприимчивости и теплоемкости монокристалла Fe6Ge5 показало наличие двух фазовых переходов антиферромагнитного типа при 110 K и 330 K. Выше 330 K Fe6Ge5 является парамагнетиком Кюри-Вейса с μeff = 3 μB/Fe и положительной температурой Вейса 220 K, что подразумевает сильные ферромагнитные корреляции между атомами железа однако, несмотря на это, соединение является антиферромагнетиком, что указывает на то, что эффективная размерность железного каркаса снижается.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Работы по проекту в 2019 году проходили в соответствии с планом и состояли из трех направлений, посвященных изучению сверхпроводимости в интерметаллидах на основе молибдена и галлия, поиску и аттестации новых полупроводниковых соединений среди интерметаллидов, содержащих рений, и выявлению их потенциала как термоэлектрических материалов, а также синтезу магнитоупорядоченных интерметаллических соединений, комбинирующих железо и непереходный металл или металлоид и выявлению особенностей их магнитной структуры. Направление 1. Разработаны методы синтеза новых и ранее обнаруженных интерметаллидов на основе молибдена и галлия, которые включают модифицированный расплавный метод, модификации стандартного ампульного синтеза и химические транспортные реакции. В результате получены однофазные образцы бинарных соединений Mo8Ga41 и Mo6Ga31, твердый раствор Mo8Ga41-xZnx с х(max) = 11.3(2) и семейство соединений общей формулы Mo4Ga21-xEx (E = S, Se, Te, Sb, Sn). Исследование поверхности монокристаллов сверхпроводника Mo8Ga41 методом сканирующей туннельной микроскопии показало, что на поверхности наблюдается формирование доменов сверхпроводящей фазы, которая характеризуется параметром порядка Δ(0) = 0.4 мэВ, 1.2 мэВ и 1.7 мэВ для разных участков на поверхности. В то же время, в объеме существует одна сверхпроводящая фаза с сильным электрон-фононным взаимодействием и с возможной двухзонной сверхпроводимостью. Совместный анализ результатов туннельной спектроскопии и измерений теплоёмкости показывает, что сверхпроводящая щель соответствует s-симметрии с сильным электрон-фононным взаимодействием для каждого типа доменов. Родственное соединение Mo6Ga31 существует в двух кристаллических модификациях, которые, по полученным рентгеноструктурным данным, отличаются взаимным расположением основных структурных блоков Mo@Ga10 и Ga@Ga12. Разработаны методы, позволяющие получать кристаллы субмиллиметрового размера для каждой из модификаций, однако объемные образцы всегда содержат смесь двух модификаций. Показано, что в нормальном состоянии Mo6Ga31 обладает металлическим типом проводимости, тогда как ниже критической температуры Tc ~ 8 K обнаруживается переход в сверхпроводящее состояние, который подавляется внешним магнитным полем. Объёмную сверхпроводимость образца подтверждают измерения теплоёмкости и намагниченности, причем образец демонстрирует идеальный диамагнетизм ниже критической температуры с долей сверхпроводящей фазы ~ 94 %. Согласно измерениям термодинамических свойств критическая температура Mo6Ga31 составляет Tc ~ 8.2 K. Однако следует отметить, что зависимость 4πχV(T) имеет выраженное плечо, что говорит о том, что в образце могут содержаться несколько сверхпроводящих фаз с разными, но близкими критическими температурами. Установлено, что твердый раствор Mo8Ga41-xZnx является ограниченным, с x(max) = 11.3(2). По данным измерения электросопротивления и намагниченности установлено, что состав с максимальным содержанием цинка является обычным металлом, тогда как для x = 7.2(2) сверхпроводимость наблюдается ниже критической температуры Tc = 4 K, а для x = 9.5(1) – ниже 2.5 K, причем сверхпроводимость является объемной. Следовательно, с увеличением содержания цинка и соответствующим уменьшением КВЭ (концентрации валентных электронов) критическая температура уменьшается вплоть до исчезновения сверхпроводимости. Установлена область гомогенности соединений Mo4Ga21-xEx (E = S, Se, Te, Sb) по данным рентгенофазового анализа, из которого следует, что для E = Se, Te, Sb соединения обладают точечным составом, который можно записать как Mo4Ga20Se, Mo4Ga20Te и Mo4Ga20Sb, соответственно, тогда как для E = S наблюдается небольшое отклонение состава в сторону меньшего содержания серы: Mo4Ga20.38(2)S0.62(2). Показано, что хотя все соединения формально изоструктурны, существуют разные особенности их строения. В частности, в соединениях с E = S, Se, Te, Sb галлий замещается элементом E именно в центре кубооктаэдра E@Ga12, тогда как в соединении с оловом замещение происходит с образованием полиэдра Mo@Ga9Sn. Измерения намагниченности, электросопротивления и теплоёмкости показали наличие объемной сверхпроводимости для всех соединений с диапазоном критической температуры 3.3-6.6 К. Проведенные расчеты зонной структуры показали её близость для всех пяти соединений, причем сопоставление рассчитанной плотности состояния на уровне Ферми с наблюдаемой критической температурой показывает отсутствие корреляций между этими величинами. Такое поведение указывает на неподчинение модели БКШ для классических сверхпроводников и требует дальнейшего изучения. Направление 2. В результате направленных и поисковых синтезов в системах Re-Ga-Zn и Re-Ga-Ge синтезированы четыре соединения: ReGa3Zn, ReGa2Ge, ReGaGe2 и ReGa0.4Ge0.6. Новое соединение ReGa3Zn кристаллизуется в структурном типе PtHg4, где в вершинах кубов Re@(Ga/Zn)8 статистически смешаны атомы галлия и цинка. Расчёты зонной структуры указывают на открытие запрещенной зоны для такого типа кристаллической структуры, причем для ReGa3Zn уровень Ферми находится именно в запрещённой зоне, что соответствует полупроводниковому поведению. Измерения электрического сопротивления подтверждают результаты расчётов зонной структуры, поскольку для ReGa3Zn наблюдается активационный тип зависимости ρ(T) как при низких, так и при высоких температурах. Для высокотемпературного участка экспериментальная ширина запрещённой зоны составляет 30 мэВ, подтверждая, что ReGa3Zn является узкозонным полупроводником. Соединение ReGa2Ge, являющееся представителем семейства структурного типа IrIn3 с КВЭ равной 17, также демонстрирует раскрытие энергетической щели на уровне Ферми для ReGa2Ge согласно расчетам зонной структуры. Неметаллические свойства экспериментально подтверждены исследованием температурных зависимостей удельного электрического сопротивления, коэффициента Зеебека и теплопроводности. Для соединения ReGaGe2 с КВЭ = 18 также показано, что происходит раскрытие запрещенной зоны в зонной структуре на уровне Ферми, а соответствующие полупроводниковые свойства были подтверждены экспериментально. Поскольку в структуре ReGaGe2 имеется две независимые позиции для p-элементов, причем соотношение кратности заселенностей которых составляет 1:2, нами было предположено возможное упорядочение галлия и германия по этим позициям Ge в E1, Ga – E2. Данное распределение подтверждено по данным спектроскопии ЯКР, согласно которому частоты обнаруженных пиков соответствуют расчитанным значениям для упорядоченной модели, тогда как уширение пиков свидетельствует о наличии небольшого количества антисайтных дефектов, представляющих собой частичное заселение позиций галлия германием и наоборот. В пользу упорядоченной модели служат результаты экспериментов по изучению возможной области гомогенности ReGa1-xGe2+x, которые подтвердили точечный состав фазы в пределах точности метода. Данный факт может свидетельствовать о том, что для ReGaGe2 электронный фактор является движущей силой образования соединения. Исследование зонной структуры и анализ индикатора электронной локализуемости показал сильное смешение 5d состояний рения и 4s,4p состояний галлия и германия вблизи уровня Ферми, что в совокупности с рассчитанными атомными зарядами –0.17 (Re), +0.27 (Ga), –0.05 (Ge) указывает на ковалентность химической связи. Показано, что сильная локализация всех химических связей, обусловленная перекрыванием d-орбиталей рения с s,p-орбиталями галлия и германия, приводит к раскрытию энергетической щели, в которую при существующей концентрации валентных электронов (КВЭ = 18) попадает уровень Ферми, обеспечивая неметаллические свойства. Таким образом, в системах Re-Ga-Zn и Re-Ga-Ge нами было получено 3 новых соединения, 2 из которых обладают новым структурным типом. Важно отметить, что все три соединения, согласно экспериментально определенным и рассчитанным транспортным свойствам, являются полупроводниками. Мы показали, что проявление неметаллических свойств главным образом связано с перекрыванием разных по энергии и симметрии d-орбиталей рения с s,p-орбиталями галлия и германия, которое приводит к сильной локализации парных химических связей ковалентного характера, в результате чего происходит раскрытие энергетической щели, в которой при оптимальных значениях концентрации валентных электронов, соответствующих эмпирическому правилу 18-n, располагается уровень Ферми. Направление 3. Уточнена кристаллическая структура Fe6Ge5 и синтезированы новые фазы в системах Fe6-xCrxGe5 и Fe6Ge5-yGay. Показано, что кристаллическую структуру Fe6Ga5 можно представить как чередование слоев двух типов: слоев в виде лент из связанных тригональных одно- и двухшапочных призм GeFe7/8 и слоев изолированных искаженных октаэдров Fe2Ge6. Исследование температурной зависимости магнитной восприимчивости и теплоемкости монокристалла Fe6Ge5 показало наличие двух фазовых переходов антиферромагнитного типа при 110 K и 330 K. Выше 330 K Fe6Ge5 является парамагнетиком Кюри-Вейса с μeff = 3 μB/Fe и положительной температурой Вейса 220 K. Последнее подразумевает сильные ферромагнитные корреляции между атомами железа, однако несмотря на это соединение является антиферромагнетиком, что указывает на то, что эффективная размерность каркаса из атомов железа снижается. Показано, что на неквазибинарном разрезе Fe6Ge5-yGay в области 3<y<4.5 нами обнаружена новая фаза «к1» кристаллизующаяся в структурном типе α-Ti6Sn5, а в области 2 <y< 3 новая фаза «к2» со структурой, производной от структуры к1, тогда как на неквазибинарном разрезе Fe6-xCrxGe5 существуют как твердый раствор на основе Fe6Ge5, так и фаза, изотипная к2. Установлено, что структурное отличие фазы к1 от Fe6Ge5 и Fe6Ga5 заключается в том, что вместо отдельных гантелей Fe2 и E2 (E – Ga/Ge), как в Fe6Ge5 и Fe6Ga5, между лентами находятся чередующиеся цепочки Fe∞ и E∞. Соседние атомы Fe5 и E2 также выстроены несколько иначе: четырехугольники (E2)4 окружающие связь Fe4-Fe4 расположены на одной высоте между лентами, таким же образом расположены и пары Fe5, окружающие связь E1-E1. Кристаллическая структура к2 на данный момент не установлена, однако на основании рентгенодифракционных данных показана ее близость к структурному типу к1. В тройных системах Fe-Ge-E (E = Si, P, As) нами обнаружены новые соединения с общей формулой Fe32+δGe35-xEx, кристаллизующиеся в собственном структурном типе, принадлежащем к редкому классу структур двумерного срастания. В кристаллической структуре данных фаз происходит чередование бесконечных колонок двух структурных типов: MgFe6Ge6 и Co2Al5 в плоскости ab. Блоки MgFe6Ge6 представляют собой фрагменты в виде гексаграмм, расположенные по мотиву тригональной сетки. Между блоками MgFe6Ge6 расположены блоки гипотетической фазы Fe2Ge5 структурного типа Co2Al5. Показано, что Fe32+δGe33As2 и Fe32+δGe35-xPx имеют сходное магнитное поведение. Примерно при 125 K происходит антиферромагнитный фазовый переход, а при более низкой температуре происходит немонотонный рост магнитной восприимчивости с уменьшением температуры, а аппроксимация по закону Кюри-Вейса в обоих случаях парамагнитной области дает приводит к отрицательной температуре Вейса θW меньше 400 K при эффективном магнитном моменте порядка 3 μB/Fe. Также сходное поведение демонстрирует Fe32+δGe35-xSix, однако температура его магнитного упорядочения несколько выше и составляет около 160 K. При температуре около 90 K на зависимости магнитной восприимчивости наблюдается аномалия в виде максимума. Данная аномалия не имеет связанного с ней изменения теплоемкости, в отличие от перехода при 160 K. Магнитная природа фазовых переходов подтверждена данными мессбауэровской спектроскопии на ядрах (57)Fe, из которых удалось установить ориентацию магнитных моментов четырех независимых позиций атомов железа относительно кристаллографических осей, в частности, показано, дто для трех позиций из четырех магнитный момент сонаправлен с гексагональной вертикальной осью. Тем не менее, описание магнитной структуры без привлечения нейтронографических данных является предварительным.