We measured the spin state of iron in ferropericlase (Mg0.83Fe0.17)O at high pressure and found a high-spin to low-spin transition occurring in the 60- to 70-gigapascal pressure range, corresponding to depths of 2000 kilometers in Earth's lower mantle. This transition implies that the partition coefficient of iron between ferropericlase and magnesium silicate perovskite, the two main constituents of the lower mantle, may increase by several orders of magnitude, depleting the perovskite phase of its iron. The lower mantle may then be composed of two different layers. The upper layer would consist of a phase mixture with about equal partitioning of iron between magnesium silicate perovskite and ferropericlase, whereas the lower layer would consist of almost iron-free perovskite and iron-rich ferropericlase. This stratification is likely to have profound implications for the transport properties of Earth's lowermost mantle.

We measured the spin state of iron in magnesium silicate perovskite (Mg(0.9),Fe(0.1))SiO(3) at high pressure and found two electronic transitions occurring at 70 gigapascals and at 120 gigapascals, corresponding to partial and full electron pairing in iron, respectively. The proportion of iron in the low spin state thus grows with depth, increasing the transparency of the mantle in the infrared region, with a maximum at pressures consistent with the D" layer above the core-mantle boundary. The resulting increase in radiative thermal conductivity suggests the existence of nonconvecting layers in the lowermost mantle.

Abstract The intricate relationship between local atomic arrangements and electronic states significantly influences the electrochemical properties of Li‐ion battery cathode materials. Despite decades of investigation, a consensus regarding the local atomic and electronic structure of LiNiO 2 remains elusive. This ambiguity stems from the potential distortion of Ni sites, either via Jahn‐Teller (JT) distortion or bond disproportionation (BD), complicating the understanding of the charge compensation mechanism involving Ni and O. This study compares the structures of LiNiO 2 and NaNiO 2 , a JT system, using an innovative approach that integrates bulk spectroscopy techniques on standardized interoperable samples for enhanced reliability. While X‐r and theoretical calculations fail to differentiate between the proposed scenarios, Raman spectroscopy highlights local structural distinctions between monoclinic NaNiO 2 and rhombohedral LiNiO 2 . HAXPES confirms various formal oxidation states for Ni, supported by RIXS data indicating 3d 8 states, emphasizing negative charge transfer from Ni and some bond disproportionation in LiNiO 2 . Regarding charge compensation, XRS and RIXS suggest oxygen hole involvement in redox activity, whereas Raman spectroscopy does not detect molecular oxygen. This comprehensive spectroscopic analysis highlights the importance of correlative characterization workflows in elucidating complex structural‐electrochemical relationships.

Synchrotron radiation facilities provide highly polarized x-ray beams across a wide energy range. However, the exact type and degree of polarization vary according to the beamline and experimental setup. To accurately determine the angle and degree of linear polarization, a portable x-ray polarimeter has been developed. This setup consists of a silicon drift detector that rotates around a target made of high-density polyethylene. The imprint generated in the angular distribution of scattered photons from the target at a 90-degree angle between the incident x-rays and detector has been exploited to determine the beam polarization. Measurements were conducted at the GALAXIES beamline of the SOLEIL synchrotron. The expected angular distribution of the scattered photons for a given beam polarization was obtained through simulations using the Geant4 simulation toolkit. An excellent agreement between simulations and the collected data has been obtained, validating the setup and enabling a precise determination of the beam polarization.

Interlayer coupling in 2D heterostructures can result in a reduction of the rotation symmetry and the generation of quantum phenomena. Although these effects have been demonstrated in transition metal dichalcogenides (TMDs) with mismatched interfaces, the role of band hybridization remains unclear. In addition, the creation of flat bands at the valence band maximum (VBM) of TMDs is still an open challenge. In this work, we investigate the electronic structure of monolayer MoS2-black phosphorus heterojunctions with a combined experimental and theoretical approach. The disruption of the rotational symmetry of the MoS2 bands, the creation of anisotropic minigaps and the appearance of flat bands at the Γ valley, accompanied by the switch of VBM from K to Γ, are clearly observed with micro-ARPES. Unfolded band structures obtained from first principles simulations precisely describe these multiple effects - all independent of the twist angle - and demonstrates that they arise from strong band hybridization between Mo dz2 and P px orbitals. The underlying physics revealed by our results paves the way for innovative electronics and optoelectronics based on TMDs superlattices, adding further flexibility to the approaches adopted in twisted hexagonal superlattices.

We investigate the spin state stability of Mn in α−Mn2O3 through the structural, insulator-to-metal transition under high pressure by x-ray emission spectroscopy (XES) and x-ray diffraction (XRD) up to 41 GPa. The XES spectra show a broadening of the main line and a weak shift of the satellite feature as pressure increases but no signature of spin transition while XRD confirms the full conversion to the Cmcm phase at high pressure. Using multiplet calculations, we suggest that the XES spectral changes under pressure is driven by the increased Coulomb interaction in the compressed lattice. The absence of spin transition through the phase transition could be caused by Jahn-Teller distortions on the Mn sites, which stabilize the spin state, possibly leading to hopping conductivity owing to polaronic effects. locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon Physics Subject Headings (PhySH)High-pressure studiesSpin state transitionTransition metal oxidesX-ray diffractionX-ray emission spectroscopy