تم دراسة أيونات المعادن الانتقالية (TM) النشطة على نطاق واسع بسبب أدائها الممتاز وإمكانات تطبيقها في مجالات مثل الانبعاث في المنطقة تحت الحمراء القريبة، والليزر تحت الأحمر، والتحويل الفلوري في LED الأبيض، ومقاييس الحرارة الفلورية، والتوهج المتبقي. يمكن للأيونات TM في المواد الصلبة أن تحتل مواقع تنسيق مختلفة مثل التنسيق الثماني، والتنظيم السداسي، والتنظيم الرباعي، ويمكن أن تظهر حالات تأكسد متعددة، وتعتمد خصائص الانتقال الضوئي بشكل كبير على بيئة البلورة، مما يجعل تحديد مراكز الانبعاث وفهم آلية الانبعاث والتنبؤ بالأداء صعبة. في هذه الورقة، نستكشف الخواص الثرموديناميكية وخصائص الانتقالات الضوئية لأيونات TM في المواد الصلبة باستخدام الحسابات على أساس المبادئ الأولى. تشمل المحتويات: تحليل العيوب الذاتية في المادة الأساسية بالإضافة إلى مواقع الأيونات TM، وحالات التأكسد، والتوزيع، والتركيز من خلال حساب طاقات التكوين تحت ظروف كيميائية مختلفة؛ فهم الحالات المثارة المختلفة وتركيب المستويات الطاقية لأيونات TM في بيئات بلورية مختلفة؛ بناء مخططات إحداثيات الموقع لتحليل عمليات الإثارة والاسترخاء والانبعاث والاعتماد؛ اقتراح طرق لضبط أو تحسين مواقع الأيونات TM، وحالات التأكسد، والانتقالات الضوئية من خلال ظروف التصنيع، وشروط التعايش، والتشابك الأيوني. نعتمد على عدة أنظمة نموذجية لعرض كيفية استخدام حسابات المبادئ الأولى في دراسة مواد الإضاءة الصلبة المضمّنة بأيونات TM. تشمل الأنظمة والمواضيع المدروسة: آلية الامتصاص المتبقي في ليزر Ti:Al₂O₃ وكيفية تقليلها أو إزالتها، مواقع وإثارة واسترخاء وانبعاث وانتقالات ضوئية لأيونات Mn²⁺ وMn³⁺ وMn⁴⁺ في بنى سبينيل ومساطير؛ ومواقع وحالات تأكسد وانتقالات ضوئية لأيونات الكروم في مصفوفات أكسيد محلول صلب، مما يدل على أن حسابات المبادئ الأولى يمكن استخدامها لدراسة آلية، وتصميم، وتحسين مواد الإضاءة.

أيونات المعادن الانتقالية;الانتقالات الضوئية;حسابات من المبادئ الأولى