稀土和过渡离子自旋哈密顿参量的微扰理论_董会宁著_出版物

稀土和过渡离子自旋哈密顿参量的微扰理论董会宁著

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过渡和稀土元素是元素周期表中很特殊的族群，分别对应未满的3d和4f壳层，具有丰富的电子能级并表现出独特的光学跃迁，而其未配对电子呈现的顺磁性也使它们成为基于电子顺磁共振技术的材料结构分析探针。因此，过渡和稀土离子是很多功能材料（如光学晶体、磁性材料、高温超导材料和生物蛋白质等）中的激活离子，其电子能级和局部结构性质与材料的性能密切相关，被誉为新材料的宝库。电子顺磁共振谱具有灵敏度和可靠性高、分析简便的优点，其实验结果常用自旋哈密顿参量描述，包括零场分裂、g因子和超精细结构常数等。对这些谱学参量的理论分析通常需要借助剑桥学派建立的自旋哈密顿理论。在自旋哈密顿理论中，一般采用完全对角化和微扰方法进行自旋哈密顿参量的计算，本书主要针对后者进行介绍。微扰方法的特点是微扰哈密顿中各种相互作用贡献的不同阶次可近似用解析式给出，便于分析主要贡献及其变化规律。本书首先在前人工作基础上简要介绍了电子顺磁共振的基本原理和自旋哈密顿理论的基本知识，以及微扰理论的基本步骤和方法。其次，针对具有最低Kramers双重态的稀土离子（包括4f 1、4f 3、4f 5、4f 9、4f 11、4f 13等）体系，采用Abragam等基于基态2S+1LJ光谱支项的微扰方法建立了三角、四角和斜方对称下各向异性g因子和超精细结构常数的微扰公式；针对立方下具有轨道单重基态的过渡离子（包括八面体中的3d3、3d8、3d5和四面体中的3d2、3d7、3d5等）体系，采用Macfarlane强场微扰方法建立了立方、三角、四

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