JETP Letters: issues online

Магнитные свойства гематита α-Fe₂O₃ исследованы при высоком гидростатическом давлении методом синхротронной мессбауэровской спектроскопии NFS (Nuclear Forward Scattering) на ядрах железа. Временные NFS-спектры гематита измерялись в камере высокого давления с алмазными наковальнями в диапазоне давлений 0-72 ГПа и температур 36-300 K, с целью изучения магнитных свойств при фазовом переходе в области критического давления $\sim$ 50 ГПа. Кроме того, при комнатной температуре изучены спектры комбинационного рассеяния света в диапазоне давлений 0-77 ГПа. В качестве среды, передающей давление, использовался Ne. При давлении $\sim$ 48 ГПа обнаружено возникновение промежуточного электронного состояния, вероятно связанного со спиновым кроссовером в ионах железа Fe³⁺ при их переходе из высокоскороспиного состояния (HS, S = 5/2) в низкоспиновое (LS, S=1/2). Установлено, что диапазон переходной области HS-LS кроссовера по давлению находится между 48 и 55 ГПа и почти не зависит от температуры. Этот удивительный результат совершенно отличается от других случаев спинового кроссовера в ионах Fe³⁺, наблюдавшихся в других кристаллах на основе оксидов железа. Как правило, переходная область спинового кроссовера возникает из-за эффекта термических флуктуаций между HS- и LS-состояниями в критической области давлений, и значительно сужается при охлаждении вследствие подавления термических возбуждений. По результатам измерений построена магнитная P-T фазовая диаграмма α-Fe₂O₃ при высоких давлениях и низких температурах в области спинового кроссовера.