Obliczenia ab initio stanów wzbudzonych i intensywności przejść w układach zawierających jony lantanowców

Omówiona zostanie struktura elektronowa trójdodatnich jonów lantanowców (Ln³⁺) w kontekście przejść radiacyjnych obserwowanych w materiałach zawierających jony Ln³⁺. Spośród szerokiej klasy przejść zachodzących w rozpatrywanych układach, szczegółowo zostaną omówione  przejścia pomiędzy stanami konfiguracji elektronowej 4f^N (N=1,2,…,13) – tzw. przejścia f-f. Tradycyjna teoria opisująca własności spektroskopowe jonów Ln³⁺ w kryształach oparta o koncepcję pola krystalicznego prowadzi do schematów parametryzacyjnych pozwalających na pół-empiryczną analizę stanów wzbudzonych oraz intensywności przejść. W szczególności, teoria Judda-Ofelta opisująca elektryczne-dipolowe przejścia f-f w swej półempirycznej realizacji sprowadza się do wyrażenia na siłę linii zawierającego trzy parametry natężeniowe, których wartości, w praktyce uzgadniane są do widm eksperymentalnych. Niestety, tego typu podejście, bardzo popularne w dziedzinie, nie pozwala na pełne zrozumienie mechanizmów fizycznych odpowiadających za intensywności przejść, gdyż wartości parametrów natężeniowych uzyskanych na drodze pół-empirycznej są wypadkową wszystkich możliwych efektów fizycznych mających wpływ na intensywność przejść f-f. Dlatego, do pełnego zrozumienia własności spektroskopowych materiałów zawierających jony lantanowców potrzebna jest teoretyczna analiza w oparciu o metody ab initio.

Szczególnie ważnym i ciekawym przypadkiem jest widmo emisji jonu Eu³⁺ zarówno ze względu na szerokie zastosowania jak i na fakt, że zawiera ono „standardowe” przejścia f-f opisane teorią Judda-Ofelta, przejście nadczułe, którego intensywność bardzo silnie zależy od otoczenia jonu lantanowca oraz przejścia wzbronione w ramach teorii Judda-Ofelta. W ramach referatu omówione zostaną wyniki obliczeń ab initio widm emisji jonu Eu³⁺ w przypadku chelatu organicznego skoordynowanego z jonem Eu³⁺ jak i kryształu aktywowanego jonami Eu³⁺.