1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الحيوية

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

علم الفيزياء : الفيزياء العامة :

Many-electron states

المؤلف:  J. M. D. COEY

المصدر:  Magnetism and Magnetic Materials

الجزء والصفحة:  121

14-2-2021

2635

Many-electron states

The one-electron picture is modified by the strong Coulomb interactions among the electrons. There are only three distinct types of energy-level diagrams for 3d ions, corresponding to the D,F or S ground-state terms. The D-states map directly onto the one-electron levels because there is just one electron or hole in an otherwise empty, half-filled or filled d-shell. These are the d1, d4, d6 and d9 configurations, with L = 2 according to Hund’s second rule. The F term is found for the d2, d3 , d7 and d8 configurations, with L = 3. The S term is for d5, where L = 0. Orgel diagrams (Fig. 1) show the splitting of the ground-state D or F level in a cubic crystal field. The S term does not split, on account of the spherical symmetry of the half-filled shell.

Figure 1: Orgel diagrams for D and F terms. The corresponding dn ion configuration is shown.

The hierarchy of interactions H0 > Hcf > Hso is not always maintained for 3d ions. Some ligands create such intense electrostatic fields that they manage to overturn not only Hund’s second rule, but also his first rule as well.
The crystal field can drive the ion into a low-spin state. The on-site Coulomb interaction has the effect of raising the energy of doubly occupied orbitals by U, compared with singly occupied orbitals. This is the electrostatic penalty for double occupancy. When U exceeds the crystal-field splitting of the oneelectron levels, Hund’s first rule applies as advertised, but when U<  the t2g- orbitals for an octahedral site, for example, will tend to be doubly occupied. Figure 2 illustrates the high-spin and low-spin states for Fe2+.

Figure 2: Comparison of the one-electron energy levels for Fe2+ (3d6) in FeCl2, where there is a high-spin state with S = 2, and FeS2 where the crystal field stabilizes a low-spin state with S = 0.

In some materials, where the low-spin state lies only slightly lower in energy than the high-spin state, a spin crossover may occur as a function of temperature at a phase transition, driven by magnetic entropy R ln(2S + 1).
Tanabe–Sugano diagrams show the splitting of both ground-state and higher terms in the crystal field. They are drawn with the ground-state energy set to zero. Some diagrams for 3d ions in octahedral coordination are shown in Fig. 3. The stabilization of low-spin states in strong crystal fields is evident 
from these diagrams. The crystal-field parameters, and especially the cubic crystal-field parameter   (also known as 10Dq) can be deduced from the wavelengths of optical transitions from the ground state to different excited states.

Figure 3: Tanabe–Sugano diagrams for: (a) a 3d6 ion and (b) a 3d7 ion. The high-spin–low-spin crossover is indicated by the vertical line.

 

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي