Revue tutorielle sur le taux de transfert d'énergie non radiatif entre ions lanthanides

Albano N Carneiro Neto ,  

Renaldo T Moura ,  

Jorge A A Coelho ,  

Mauro E Silva⁃Junior ,  

Janderson L Costa ,  

Oscar L Malta ,  

Ricardo L Longo ,  

摘要

Dans cette revue tutorielle, nous reformulons et exprimons la forme théorique du taux de transfert d'énergie non radiatif (ET) entre ions lanthanides, en mettant en évidence les différences par rapport aux théories de Förster et Dexter dues à la spécificité des ions lanthanides eux-mêmes. Les expressions fournies suivent la méthode de Kushida dans le cadre de la théorie des transitions 4f-4f de Judd‑Ofelt, et prennent en compte les mécanismes multi-pôles électriques suivants : dipôle-dipôle (<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M6"><msub><mrow><mi>W</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">d</mi><mi mathvariant="normal">‑</mi><mi mathvariant="normal">d</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CEFB5F3B-88CE-468f-827D-624CF94E1594-M006.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CEFB5F3B-88CE-468f-827D-624CF94E1594-M006c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>), dipôle-quadrupôle (<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M7"><msub><mrow><mi>W</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">d</mi><mi mathvariant="normal">‑</mi><mi mathvariant="normal">q</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CEFB5F3B-88CE-468f-827D-624CF94E1594-M007.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CEFB5F3B-88CE-468f-827D-624CF94E1594-M007c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>) et quadrupôle-quadrupôle (<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M8"><msub><mrow><mi>W</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">q</mi><mi mathvariant="normal">‑</mi><mi mathvariant="normal">q</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CEFB5F3B-88CE-468f-827D-624CF94E1594-M008.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CEFB5F3B-88CE-468f-827D-624CF94E1594-M008c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>). Plus important encore, le mécanisme actuel a également été étendu pour inclure les échanges (<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M9"><msub><mrow><mi>W</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">e</mi><mi mathvariant="normal">x</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CEFB5F3B-88CE-468f-827D-624CF94E1594-M009.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CEFB5F3B-88CE-468f-827D-624CF94E1594-M009c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>) et dipôle magnétique⁃dipôle magnétique (<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M10"><msub><mrow><mi>W</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">m</mi><mi mathvariant="normal">d</mi><mi mathvariant="normal">⁃</mi><mi mathvariant="normal">m</mi><mi mathvariant="normal">d</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CEFB5F3B-88CE-468f-827D-624CF94E1594-M010.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CEFB5F3B-88CE-468f-827D-624CF94E1594-M010c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>), avec des améliorations comprenant l'effet de blindage et une expression analytique du facteur F (densité d’états dans la règle d’or de Fermi). De façon similaire à la méthode originale de Kushida, seule la contribution du dipôle électrique forcé (FED) aux paramètres d’intensité de Judd⁃Ofelt a été prise en compte, avec une discussion détaillée des règles de sélection des interactions dipôle magnétique⁃dipôle magnétique et du calcul des éléments matriciels pertinents. De plus, nous avons démontré progressivement le calcul des taux de transfert d’énergie de Tb (III)‑Eu (III) et Yb (III)⁃Er (III), ainsi que les principales données de support de calcul et les scripts utilisés.

关键词

Transfert d'énergie non radiatif;Lanthanides;Calcul théorique;Ln-Ln taux de transfert d'énergie;Règles de sélection

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