Магнитный коллапс и изменение электронной структуры в антиферромагнетике FeBO$_3$ при воздействии высокого давления

Методом мессбауэровской спектроскопии поглощения (ядра $^{57}$Fe) в камере с алмазными наковальнями изучено воздействие высоких давлений до 60 ГПа на моно- и поликристаллические образцы бората железа $^{57}$FeBO$_3$. Обнаружено, что с ростом давления магнитное поле $H_{\rm hf}$ на ядрах $^{57}$Fe увеличивается, но при $46\pm2\,$ГПа внезапно падает до нуля, указывая на переход кристалла из антиферромагнитного состояния в немагнитное. При этом изомерный сдвиг и квадрупольное расщепление спектров также меняются скачком и их значения в фазе высокого давления указывают на переход ионов Fe$^{3+}$ из высокоспинового ($S = 5/2$, $^6$А$_{1g}$) в низкоспиновое ($S=1/2$, $^2$T$_{2g}$) состояние (спиновый кроссовер). Это коррелирует со скачкообразным уменьшением объема элементарной ячейки на $\sim9\%$ и резким уменьшением оптической щели. Изменение магнитной и электронной структур объясняется моттовским переходом с разрывом сильных $d{-}d$-электронных корреляций.