تمت دراسة أيونات التنشيط من المعادن الانتقالية (TM) على نطاق واسع بسبب أدائها الممتاز وإمكانات التطبيقات في مجالات مثل الانبعاث تحت الأحمر القريب، الليزر تحت الأحمر، تحويل الفلورسنت في مصابيح LED البيضاء، موازين الحرارة الفلورية، والانبعاث المتبقي. يمكن أن تشغل أيونات TM في المواد الصلبة مواقع تنسيق متعددة مثل التنسيق الثماني، الستة، أو الأربعة، ويمكن أن تظهر حالات تأكسد متعددة، وتعتمد خصائص الانتقالات الضوئية بشدة على بيئة البلورة، مما يجعل تحديد مراكز الانبعاث، فهم آلية الانبعاث، والتنبؤ بالأداء في المواد الصلبة أمرًا صعبًا. تستكشف هذه الدراسة بواسطة حسابات مبنية على المبادئ الأولى خصائص الديناميكا الحرارية والانتقالات الضوئية لأيونات TM في المواد الصلبة. يشمل المحتوى: تحليل العيوب الداخلية للمصفوفة بالإضافة إلى مواقع الأيونات، حالات التأكسد، التوزيع والتركيز بناءً على نتائج طاقات التكوين في بيئات كيميائية مختلفة؛ فهم الحالات المثارة وبنية المستويات الطاقية لأيونات TM في بيئات بلورية مختلفة؛ بناء خرائط إحداثيات الوضعية لتحليل عمليات الإثارة، الاسترخاء، الانبعاث والإخماد؛ اقتراح طرق تعديل أو تحسين مواقع الأيونات، حالات التأكسد والانتقالات الضوئية من خلال الظروف التركيبية، التعايش، والتأين المشترك. تعتمد الدراسة على عدة أنظمة نموذجية لتوضيح كيفية استخدام حسابات المبادئ الأولى في دراسة مواد الإضاءة الصلبة المؤينة بأيوني TM. تشمل الأنظمة النموذجية والمحتوى البحثي: آلية الامتصاص المتبقي تحت الأحمر في بلورات ليزر Ti∶Al₂O₃ وطرق تقليلها أو القضاء عليها، مواقع وانتقالات الأيونات Mn²⁺، Mn³⁺، Mn⁴⁺ في المصفوفات النموذجية من نوع سبينل والرودوليت، مواقع، حالات تأكسد وانتقالات أيونات الكروم في مصفوفات أكسيد المذاب الصلب، مما يدل على إمكانية استخدام الحسابات المبنية على المبادئ الأولى في دراسة الآليات، التصميم المنطقي والتحسين لمواد الإضاءة.

أيونات المعادن الانتقالية;الانتقالات الضوئية;حسابات المبادئ الأولى