Самосогласованное термодинамическое моделирование упругих свойств PuCoGa5 и PuRhGa5 тепловых и Филанович А.Н., Повзнер А.А., Ноговицына Т.А. Сверхпроводящие соединения семейства 115 на основе актинидов привлекают широкое внимание научной общественности. Это обусловлено тем, что наиболее известный представитель этого семейства – PuCoGa5 обладает аномально высоким значением температуры перехода в сверхпроводящее состояние (Tc~18,5 K), при этом вопрос о природе этой сверхпроводимости по-прежнему остаётся открытым. Чтобы дать ответ на вопрос о том, какие физические механизмы обуславливают необычные свойства соединений 115, необходимы исследования не только их магнитных и электрических, но также тепловых и упругих свойств. В настоящей работе развивается самосогласованная термодинамическая модель [1] для соединений PuCoGa5 и PuRhGa5, позволяющая учесть влияние на тепловые свойства фононного ангармонизма. В рамках этой модели выполнено моделирование температурных зависимостей решеточных составляющих их тепловых и упругих свойств. Рис. 1. Температурная зависимость молярной теплоемкости PuCoGa5: 1 – экспериментальные данные [2], 2 – рассчитанная в настоящей работе решеточная теплоемкость Cp, 3 – рассчитанная в работе [3] решеточная теплоемкость Cv; на вставке – температура Дебая PuCoGa5 и PuRhGa5. На рисунках 1 и 2 представлены результаты расчета решеточных теплоемкостей PuCoGa5 и PuRhGa5 в сопоставлении с экспериментальными данными [2]. Также на рис. 1 приведены результаты [3] расчета решеточной теплоемкости Cv при постоянном объеме для PuCoGa5 на основе данных по рассчитанному «из первых принципов» фононному спектру. Видно, что при низких температурах решеточная теплоемкость Cp, рассчитанная в настоящей работе, находится в хорошем согласии с результатами работы [3] по расчету теплоемкости Cv. При повышении температуры начинает появляться вклад в теплоемкость, связанный с фононным ангармонизмом, что приводит к расхождению нашего расчета Cp и расчета [3] Cv. Также из рис. 1 и 2 можно видеть, что экспериментальная температурная зависимость теплоемкости рассматриваемых сплавов практически целиком описывается решеточной составляющей. Это объясняется тем, что на элементарную ячейку PuMGa5 приходится пять атомов галлия, дающих малый вклад в электронную теплоемкость, но при этом обладающих стандартной величиной решеточной теплоемкости, в результате чего результирующая решеточная теплоемкость PuMGa5 велика по сравнению с его электронной теплоемкостью. На вставке к рис. 1 показаны результаты самосогласованного расчета температурных зависимостей температуры Дебая θ PuCoGa5 и PuRhGa5. Можно видеть, что и здесь рассматриваемые сплавы весьма похожи, однако в случае последнего θ несколько выше, что, по-видимому, обусловлено тем, что атомы родия имеют большую массу, чем атомы кобальта. Рис. 2. Температурная зависимость молярной теплоемкости PuRhGa5: 1 – экспериментальные данные [2], 2 – рассчитанная в настоящей работе решеточная теплоемкость Cp; на вставке – температурная зависимость электронной теплоемкости PuCoGa5 и PuRhGa5. На вставке к рис. 2 приведены температурные зависимости коэффициентов электронной теплоемкости γ PuCoGa5 и PuRhGa5, полученные путем вычитания рассчитанной решеточной теплоемкости из экспериментальных данных. Видно, что для обоих сплавов γ(T) обладает сложной нелинейной зависимостью, которая практически не изменяется при переходе от PuCoGa5 к PuRhGa5. При этом четко видны пики, соответствующие фазовым переходам в сверхпроводящее состояние. Оценки γ для рассматриваемых сплавов, выполненные в работе [2], лежат в интервале 80-150 мДж/К2, что в целом согласуется с результатами, полученными в настоящей работе. В работе также выполнены расчеты температурных зависимостей модуля всестороннего сжатия, плотности и объемного коэффициента теплового расширения сплавов PuCoGa5 и PuRhGa5. References [1] A. Filanovich, A. Povzner. Journal Of Nuclear Materials 437, 102 (2013). [2] P. Javorsky et al. Physical Review B. 75, 184501 (2007) [3] P. Piekarz et al. Physical Review B. 72, 014521 (2005).