Los iones activados de metales de transición (TM) han sido ampliamente estudiados debido a su excelente rendimiento y potencial de aplicación en áreas tales como emisión en el infrarrojo cercano, láseres infrarrojos, LED blancos con conversión fluorescente, termómetros fluorescentes y fosforescencia. Los iones TM en sólidos pueden ocupar diversas posiciones de coordinación como octaédrica, hexaédrica, y tetraédrica, pueden presentar múltiples estados de valencia y las propiedades de las transiciones ópticas dependen en gran medida del ambiente cristalino, lo que dificulta la determinación de centros emisores, la comprensión del mecanismo de emisión y la predicción del rendimiento. Este artículo explora las propiedades termodinámicas y las transiciones ópticas de los iones TM en sólidos mediante cálculos de primeros principios. El contenido incluye: análisis de defectos intrínsecos en la matriz, la ocupación, valencia, distribución y concentración de iones TM a partir de cálculos de la energía de formación bajo diversas condiciones químicas; comprensión de los diferentes estados excitados y la estructura de los niveles de energía de los iones TM en diversos entornos cristalinos; construcción de diagramas de coordenadas conformacionales para analizar los procesos de excitación, relajación, emisión y apagamientos; propuesta de métodos para regular u optimizar la ocupación, valencia y transiciones ópticas de los iones TM a través de condiciones de síntesis, coexistencia y codopaje iónico. Se basa en varios sistemas representativos para mostrar cómo se utilizan los cálculos de primeros principios en el estudio de materiales luminosos sólidos dopados con iones TM. Los sistemas específicos y contenidos de investigación incluyen: el mecanismo de absorción residual infrarroja en el cristal láser Ti:Al₂O₃ y métodos para reducirlo o eliminarlo; la ocupación, excitación, relajación, emisión y propiedades de transición óptica de los iones Mn²⁺, Mn³⁺, Mn⁴⁺ en matrices típicas de espinela y granate; la ocupación, valencia y propiedades de transición óptica de los iones de cromo en matrices de óxidos de solución sólida, demostrando que los cálculos de primeros principios pueden usarse para investigar mecanismos, diseño racional y optimización de materiales luminiscentes.

iones de metales de transición; transiciones ópticas; cálculos de primeros principios