Thursday, October 19, 2017

Diagramas Tanabe-Sugano para la determinación de impurezas

Los diagramas Tanabe-Sugano han sido ampliamente utilizados para la caracterización experimental de impurezas presentadas por metales de transición en las redes cristalinas de materiales aislantes, tomando ventaja de las excitaciones d-d que estos metales presentan. Las impurezas para metales como cromo, hierro o níquel pueden ser ajustadas, para redes cúbicas, utilizando solamente tres parámetros: el parámetro de división del campo cúbico (10Dq) y dos parámetros de Racah, B y C, siendo B un parámetro que decrece al disminuirse la electronegatividad del ligante en el complejo metálico y, por tanto, al incrementarse la covalencia del complejo. Sin embargo, la aseveración anterior provoca inconsistencias al analizar cambios pequeños pero relevantes en transiciones ópticas inducidas por la modificación de la red del huésped o por presión hidrostática, dado que la presión puede cambiar la naturaleza de los estados excitados.
A manera de superar estas inconsistencias, es importante considerar que usualmente los electrones activos de una impureza debida a un metal de transición están confinados en el complejo formado con los aniones más cercanos; sin embargo, se ha propuesto que las propiedades ópticas y magnéticas asociadas a la impureza no pueden ser comprendidas tan sólo al considerar el complejo como una entidad aislada, sino que es necesario tener en cuenta el campo eléctrico creado por el resto de los iones en la red cristalina en los electrones activos del complejo. De igual manera, existen estudios que mencionan que las variaciones inducidas por el cambio en la red cristalina o por la presión hidrostática no pueden ser explicadas con suficiencia tomando como referencia única la metodología tradicional llevada a cabo con los diagramas Tanabe-Sugano y considerando únicamente los cambios en covalencia, y que es necesario llevar a cabo estudios y simulaciones más minuciosas que tengan en cuenta los cambios en densidad electrónica presentados en el sistema.

Referencia:
Trueba, A., García-Lastra, J. M., Garcia-Fernandez, P., Aramburu, J. A., Barriuso, M. T., & Moreno, M. (2011). Cr3+-Doped Fluorides and Oxides: Role of Internal Fields and Limitations of the Tanabe–Sugano Approach. The Journal of Physical Chemistry A115(46), 13399-13406.

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