Мессбауэровские исследования магнитного перехода в наночастицах $\epsilon$-Fe$_2$O$_3$ на синхротронном и радионуклидном источниках

Проведены эксперименты по ядерному $\gamma$-резонансу в энергетическом и временном разрешении на наночастицах $\epsilon$-Fe$_2$O$_3$. Мы использовали лабораторный мессбауэровский источник $\gamma$-излучения $^{57}$Co(Rh), а также источник синхротронного излучения на линии ID18 (ESRF) с энергией 14.4125 кэВ в диапазоне температур 4–300 К. Оба метода показали огромное увеличение значения сверхтонкого поля в тетраэдрически координированных позициях железа во время магнитного перехода в диапазоне 150–80 К. В результате наблюдалось расщепление пиков квантовых биений на спектрах ядерного рассеяния во временном интервале 20–170 нс с периодичностью $\sim$ 30 нс. Кроме того, наблюдается небольшое смещение первого квантового биения к меньшим временам. Мы обнаружили корреляцию между величиной квадрупольного сдвига и орбитальным моментом железа в наночастицах $\epsilon$-Fe$_2$O$_3$. Магнитный переход приводит к повороту магнитного момента в тетраэдрических позициях железа вокруг оси градиента электрического поля на угол 44$^\circ$.