We report electron-microscopy and high-resolution x-ray-scattering measurements of rapidly quenched ${\mathrm{Al}}_{6}$Mn. The electron-diffraction pattern shows icosahedral symmetry. Peaks in the x-ray-diffraction pattern can be indexed to a mixture of fcc Al and a phase whose reciprocal lattice is described by a sum of icosahedral vectors. The half-width of the sharpest x-ray peak is 0.01 ${\mathrm{\AA{}}}^{\ensuremath{-}1}$. A comparison is made with current theories of quasicrystalline order.

A crossover with decreasing temperature $T$ from localized moment magnetism to heavy Fermi liquid behavior is reported for the metallic compound ${\mathrm{LiV}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}$ with the fcc normal-spinel structure. At $T\phantom{\rule{0ex}{0ex}}=\phantom{\rule{0ex}{0ex}}1\mathrm{K}$, the electronic heat capacity coefficient $\ensuremath{\gamma}\ensuremath{\approx}0.42\mathrm{J}/\mathrm{mol}{\mathrm{K}}^{2}$ is exceptionally large for a transition metal compound, the Wilson ratio $\ensuremath{\approx}1.7$, and the Korringa ratio $\ensuremath{\approx}0.7$. Our sample with the lowest level of paramagnetic defects showed no static magnetic order above 0.02 K. Superconductivity was not observed above 0.01 K.

Single crystals of ${\text{BaFe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ and ${\text{Ba}}_{0.55}{\text{K}}_{0.45}{\text{Fe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ have been grown out of excess Sn with 1% or less incorporation of solvent. The crystals are exceptionally micaceous, are easily exfoliated, and can have dimensions as large as $3\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}3\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}0.2\text{ }{\text{mm}}^{3}$. The ${\text{BaFe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ single crystals manifest a structural phase transition from a high-temperature tetragonal phase to a low-temperature orthorhombic phase near 85 K and do not show any sign of superconductivity down to 1.8 K. This transition can be detected in the electrical resistivity, Hall resistivity, specific heat, and the anisotropic magnetic susceptibility. In the ${\text{Ba}}_{0.55}{\text{K}}_{0.45}{\text{Fe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ single crystals this transition is suppressed and instead superconductivity occurs with a transition temperature near 30 K. Whereas the superconducting transition is easily detected in resistivity and magnetization measurements, the change in specific heat near ${T}_{c}$ is small, but resolvable, giving $\ensuremath{\Delta}{C}_{p}/\ensuremath{\gamma}{T}_{c}\ensuremath{\approx}1$. The application of a 140 kOe magnetic field suppresses ${T}_{c}$ by only $\ensuremath{\sim}4\text{ }\text{K}$ when applied along the $c$ axis and by $\ensuremath{\sim}2\text{ }\text{K}$ when applied perpendicular to the $c$ axis. The ratio of the anisotropic upper critical fields, $\ensuremath{\gamma}={H}_{c2}^{\ensuremath{\perp}c}/{H}_{c2}^{\ensuremath{\parallel}c}$, varies between 2.5 and 3.5 for temperatures down to $\ensuremath{\sim}2\text{ }\text{K}$ below ${T}_{c}$.

High-resolution x-ray diffraction measurements reveal an unusually strong response of the lattice to superconductivity in $\mathrm{Ba}({\mathrm{Fe}}_{1\ensuremath{-}x}{\mathrm{Co}}_{x}{)}_{2}{\mathrm{As}}_{2}$. The orthorhombic distortion of the lattice is suppressed and, for Co doping near $x=0.063$, the orthorhombic structure evolves smoothly back to a tetragonal structure. We propose that the coupling between orthorhombicity and superconductivity is indirect and arises due to the magnetoelastic coupling, in the form of emergent nematic order, and the strong competition between magnetism and superconductivity.

Recent investigations of the superconducting iron-arsenide families have highlighted the role of pressure, be it chemical or mechanical, in fostering superconductivity. Here we report that ${\text{CaFe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ undergoes a pressure-induced transition to a nonmagnetic volume ``collapsed'' tetragonal phase, which becomes superconducting at lower temperature. Spin-polarized total-energy calculations on the collapsed structure reveal that the magnetic Fe moment itself collapses, consistent with the absence of magnetic order in neutron diffraction.

Neutron diffraction measurements of a high-quality single crystal of ${\text{CaFe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ are reported. A sharp transition was observed between the high-temperature tetragonal and low-temperature orthorhombic structures at ${T}_{S}=172.5\text{ }\text{K}$ (on cooling) and 173.5 K (on warming). Concomitant with the structural transition, the Fe moments order in a commensurate antiferromagnetic structure with a saturated moment of $0.80(5){\ensuremath{\mu}}_{B}/\text{Fe}$ directed along the orthorhombic $a$ axis. The hysteresis of both the structural and magnetic transitions is 1 K between cooling and warming, consistent with previous thermodynamic, transport, and single-crystal x-ray studies and provides clear evidence of the coupling between the structural and magnetic transitions in this material.

Neutron and x-ray diffraction studies show that the simultaneous first-order transition to an orthorhombic and antiferromagnetic (AFM) ordered state in BaFe2As2 splits into two transitions with Co doping. For Ba(Fe0.953Co0.047)2As2, a tetragonal-orthorhombic transition occurs at TS=60 K, followed by a second-order transition to AFM order at TN=47 K. Superconductivity occurs in the orthorhombic state below TC=17 K and coexists with AFM. Below TC, the static Fe moment is reduced along with a redistribution of low energy magnetic excitations indicating competition between coexisting superconductivity and AFM order.

CaFe$_2$As$_2$ has been synthesized and found to form in the tetragonal, ThCr$_2$Si$_2$ structure with lattice parameters $a = 3.912(68) Å$ and $c = 11.667(45) Å$. Upon cooling through 170 K, CaFe$_2$As$_2$ undergoes a first order, structural phase transition to a low temperature, orthorhombic phase with a $2 - 3$ K range of hysteresis and coexistence. This transition is clearly evident in microscopic, thermodynamic and transport measurements. CaFe$_2$As$_2$ is the third member of the AFe$_2$As$_2$ (A = Ba, Sr, Ca) family to exhibit such a dramatic phase transition and is a promising candidate for studies of doping induced superconductivity.

The parent compounds of iron-arsenide superconductors, $A{\text{Fe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ $(A=\text{Ca},\text{ }\text{Sr},\text{ }\text{Ba})$, undergo a tetragonal to orthorhombic structural transition at a temperature ${T}_{\text{TO}}$ in the range 135--205 K depending on the alkaline-earth element. Below ${T}_{\text{TO}}$ the free standing crystals split into equally populated structural domains, which mask intrinsic, in-plane, anisotropic properties of the materials. Here we demonstrate a way of mechanically detwinning ${\text{CaFe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ and ${\text{BaFe}}_{2}{\text{As}}_{2}$. The detwinning is nearly complete, as demonstrated by polarized light imaging and synchrotron x-ray measurements, and reversible, with twin pattern restored after strain release. Electrical resistivity measurements in the twinned and detwinned states show that resistivity, $\ensuremath{\rho}$, decreases along the orthorhombic ${a}_{o}$ axis but increases along the orthorhombic ${b}_{o}$ axis in both compounds. Immediately below ${T}_{\text{TO}}$ the ratio ${\ensuremath{\rho}}_{bo}/{\ensuremath{\rho}}_{ao}=1.2$ and 1.5 for Ca and Ba compounds, respectively. Contrary to ${\text{CaFe}}_{2}{\text{As}}_{2}$, ${\text{BaFe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ reveals an anisotropy in the nominally tetragonal phase, suggesting that either fluctuations play a larger role above ${T}_{\text{TO}}$ in ${\text{BaFe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ than in ${\text{CaFe}}_{2}{\text{As}}_{2}$ or that there is a higher temperature crossover or phase transition.