X-ray Free Electron Laser-Induced Synthesis of ε-Iron Nitride at High Pressures
Huijeong Hwang
(1)
,
Taehyun Kim
(1)
,
Hyunchae Cynn
(2)
,
Thomas Vogt
(3)
,
Rachel J. Husband
(4)
,
Karen Appel
,
Carsten Baehtz
,
Orianna B. Ball
(5)
,
Marzena A. Baron
(6)
,
Richard Briggs
(2)
,
Maxim Bykov
(7)
,
Elena Bykova
(7)
,
Valerio Cerantola
,
Julien Chantel
(8)
,
Amy L. Coleman
(2)
,
Dana Dattlebaum
(9)
,
Leora E. Dresselhaus-Marais
(2)
,
Jon H. Eggert
(2)
,
Lars Ehm
(10)
,
William J. Evans
(2)
,
Guillaume Fiquet
(6)
,
Mungo Frost
,
Konstantin Glazyrin
(4)
,
Alexander F. Goncharov
(7)
,
Zsolt Jenei
(2)
,
Jaeyong Kim
(11)
,
Zuzana Konôpková
,
Jona Mainberger
(4)
,
Mikako Makita
,
Hauke Marquardt
(12)
,
Emma E. Mcbride
,
James D. Mchardy
(5)
,
Sébastien Merkel
(8)
,
Guillaume Morard
(6, 13)
,
Earl F. O’bannon
(2)
,
Christoph Otzen
(4)
,
Edward J. Pace
(5)
,
Alexander Pelka
,
Charles M. Pépin
(14, 15)
,
Jeffrey S. Pigott
(9, 16)
,
Vitali B. Prakapenka
(17)
,
Clemens Prescher
(4)
,
Ronald Redmer
(18)
,
Sergio Speziale
(19)
,
Georg Spiekermann
(20)
,
Cornelius Strohm
(4)
,
Blake T. Sturtevant
(9)
,
Nenad Velisavljevic
(2)
,
Max Wilke
(20)
,
Choong-Shik Yoo
(21)
,
Ulf Zastrau
,
Hanns-Peter Liermann
(4)
,
Malcolm I. Mcmahon
(5)
,
R. Stewart Mcwilliams
(5)
,
Yongjae Lee
(1)
1
Yonsei University
2 LLNL - Lawrence Livermore National Laboratory
3 University of South Carolina [Columbia]
4 DESY - Deutsches Elektronen-Synchrotron [Hamburg]
5 Edin. - University of Edinburgh
6 IMPMC - Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
7 Carnegie Institution for Science
8 UMET - Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207
9 LANL - Los Alamos National Laboratory
10 SBU - Stony Brook University [SUNY]
11 Hanyang University
12 Department of Earth Sciences [Oxford]
13 ISTerre - Institut des Sciences de la Terre
14 DAM/DIF - DAM Île-de-France
15 Université Paris-Saclay
16 Case Western Reserve University [Cleveland]
17 University of Chicago
18 Institut für Physik [Rostock]
19 GFZ - German Research Centre for Geosciences - Helmholtz-Centre Potsdam
20 Institut für Geowissenschaften [Potsdam]
21 WSU - Washington State University
2 LLNL - Lawrence Livermore National Laboratory
3 University of South Carolina [Columbia]
4 DESY - Deutsches Elektronen-Synchrotron [Hamburg]
5 Edin. - University of Edinburgh
6 IMPMC - Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
7 Carnegie Institution for Science
8 UMET - Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207
9 LANL - Los Alamos National Laboratory
10 SBU - Stony Brook University [SUNY]
11 Hanyang University
12 Department of Earth Sciences [Oxford]
13 ISTerre - Institut des Sciences de la Terre
14 DAM/DIF - DAM Île-de-France
15 Université Paris-Saclay
16 Case Western Reserve University [Cleveland]
17 University of Chicago
18 Institut für Physik [Rostock]
19 GFZ - German Research Centre for Geosciences - Helmholtz-Centre Potsdam
20 Institut für Geowissenschaften [Potsdam]
21 WSU - Washington State University
Thomas Vogt
- Fonction : Auteur
- PersonId : 797125
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Karen Appel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 768104
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Carsten Baehtz
- Fonction : Auteur
Maxim Bykov
- Fonction : Auteur
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Valerio Cerantola
- Fonction : Auteur
Mungo Frost
- Fonction : Auteur
Zuzana Konôpková
- Fonction : Auteur
Mikako Makita
- Fonction : Auteur
Emma E. Mcbride
- Fonction : Auteur
Sébastien Merkel
- Fonction : Auteur
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Guillaume Morard
- Fonction : Auteur
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- IdRef : 114491100
Alexander Pelka
- Fonction : Auteur
Choong-Shik Yoo
- Fonction : Auteur
- PersonId : 806981
- ORCID : 0000-0002-2664-0730
Ulf Zastrau
- Fonction : Auteur
R. Stewart Mcwilliams
- Fonction : Auteur
- PersonId : 795705
- ORCID : 0000-0002-3730-8661
Résumé
The ultrafast synthesis of ε-Fe3N1+x in a diamond-anvil cell (DAC) from Fe and N2 under pressure was observed using serial exposures of an X-ray free electron laser (XFEL). When the sample at 5 GPa was irradiated by a pulse train separated by 443 ns, the estimated sample temperature at the delay time was above 1400 K, confirmed by in situ transformation of α- to γ-iron. Ultimately, the Fe and N2 reacted uniformly throughout the beam path to form Fe3N1.33, as deduced from its established equation of state (EOS). We thus demonstrate that the activation energy provided by intense X-ray exposures in an XFEL can be coupled with the source time structure to enable exploration of the time-dependence of reactions under high-pressure conditions.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)