Reseña tutorial sobre la tasa de transferencia de energía no radiativa entre iones de lantánidos

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

En esta revisión tutorial, replanteamos y expresamos la forma teórica de la tasa de transferencia de energía no radiactiva (ET) entre iones de lantánidos, enfatizando las diferencias que surgen debido a la especificidad de los propios iones de lantánidos, diferentes a las teorías de Förster y Dexter. Las expresiones dadas siguen el método de Kushida dentro del marco de la teoría de transiciones 4f-4f de Judd-Ofelt, e incluyen los siguientes mecanismos electromultipolares: dipolo-dipolo (<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>), dipolo-cuadrupolo (<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>) y cuadrupolo-cuadrupolo (<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>). Más importante aún, el mecanismo actual también se ha extendido para incluir el intercambio (<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>) y dipolo magnético⁃dipolo magnético (<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>), con mejoras que incluyen el efecto de blindaje y proporcionan una expresión analítica del factor F (la densidad de estados en la regla de oro de Fermi). De manera similar al método original de Kushida, solo consideramos la contribución del dipolo eléctrico forzado (FED) a los parámetros de intensidad de Judd⁃Ofelt, y discutimos en detalle las reglas de selección para la interacción dipolo magnético⁃dipolo magnético y el cálculo de los elementos matriciales relevantes. Además, mostramos paso a paso el cálculo de la tasa de transferencia de energía para Tb (III)‑Eu (III) y Yb (III)⁃Er (III), junto con la información principal de apoyo computacional y los scripts utilizados.

关键词

Transferencia de energía no radiativa;Lantánidos;Cálculo teórico;Ln-Ln tasa de transferencia de energía;Reglas de selección

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