基于实验与计算的 U$_6$Fe 热状态方程

含锕系金属间化合物展现出由其 5$f$ 电子轨道的复杂行为所产生的异常电子、磁性与物理性质。锕系金属间化合物的温度 ($T$) 效应已被充分研究，但高压 ($P$) 性质与相稳定性仅对少数几种成分已知。此外，几乎不存在同时高 $P$ 与高 $T$ 的数据。我们开展了常温金刚石压腔 X 射线衍射实验，研究金属间化合物 U$_6$Fe 在压缩至 82 GPa 过程中的行为。U$_6$Fe 在该压力范围内稳定保持四方 $I4/mcm$ 结构。我们还进行了常压低温衍射与热容测量，以约束 U$_6$Fe 的热行为。这些数据与计算相结合，并拟合为 Mie-Gruneisen/Birch-Murnaghan 热状态方程，其在常压下的参数值为：体积模量 $B_0$ = 124.0 GPa、压力导数 $B'_0$ = 5.6、Gruneisen 参数 $\Gamma_0$ = 2.028、体积指数 $q$ = 0.934、Debye 温度 $\theta_0$ = 175 K，以及晶胞体积 $V_0$ = 554.4 angstrom$^3$。我们报道了 U$_6$Fe 的 $T$ 相关热膨胀系数与键长，其展示了晶体学 $c$ 轴的各向异性压缩性与负热膨胀。此外，密度泛函理论计算表明 U$_6$Fe 键在高压下离域程度增加。