스핀 천이

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스핀 전이는 분자 화학에서 두 전자 상태 사이의 전환의 한 예이다.전자가 안정적인 상태에서 다른 안정적인 전자 상태로 가역적이고 검출 가능한 방식으로 전달되는 능력은 이러한 분자 시스템을 분자 전자 공학 분야에서 매력적으로 만듭니다.

팔면체 환경에서

$dn$(\$displaystyle$d$^\{$$n{\displaystyle }$}), ${\displaystyle \mathrm{n}}$ ${\displaystyle =}$ 4$(\displaystyle$ n$=4$$$~ $(\displaystyle$ 7$)$의 전이 금속 이온이 8면체 주변에 있을 때 접지 상태는$\delta {\displaystyle \mathrm{}}$(\$displaystyle$d$^{n$$})$ 간$$ 에너지 크기에 대한 첫 번째 근사치에 따라 낮은 스핀(LS) 또는 높은 스핀(HS)일 수 있습니다.${\displaystyle {평균}_{}}$ 스핀 페어링 $에너지{\displaystyle }$ P$(\displaystyle$ P$)$에 상대적인 e\displaystyle $e_{g}$ $및$ ${\displaystyle {\mathrm{t2}}_{}}$g(\$displaystyle t_{2g})$ 금속$$ 궤도$($수정 필드 이론 참조).좀 더 정밀하게, Δ>를<>P{\displaystyle \Delta>을 만듭니다.P}, 기저 상태가 d{\displaystyle d}전자 처음 t2g{\displaystyle t_{등}를 차지한 구성에서}이 있다면, 그리고 이상 6개의 전자, eg{\displaystyle e_{g}}더 높은 보강판의 궤도다 낮은 에너지의 궤도가 발생한다.gy. 접지 상태는 LS입니다.한편, <\ $displaystyle$ \ Delta < < P 에서는, Hund 의 룰이 준수됩니다.HS 접지 상태는 프리메탈 이온과 같은 다중성을 가집니다.P$(\displaystyle$ P$)$ 및$$$\delta {\displaystyle \mathrm{}}$(\$displaystyle \Delta)$ 값이$$ 비슷할 $경우{\displaystyle }$ LS↔HS 전환이 발생할 수 있습니다.

$\$ d$^{n}$ 설정$$

금속 이온의 $가능$한 모든 $($ d$^{n})$ 구성$$ 중 $($ d$^{5})$ $및$ $($ d$^{6})$이 가장 중요합니다.사실 스핀 전이 현상은 1930년 트리스(디티오카르바마토) 철(II) 화합물에 대해 처음 관찰되었습니다.반면 다리미는II) 스핀 전이 복합체가 가장 광범위하게 연구되었다. 이 두 가지 유형 중 Fe(₂NCS)(₂bipy)와 Fe(NCS)(₂phen)(₂γy = 2,2'-트리딘 및 펜 = 1,10-페난트로린)의 스핀 전이 시스템의 원형으로 간주될 수 있다.

철(II) 착화체

우리는 철의 특정 사례에 초점을 맞춤으로써 스핀 전환의 메커니즘을 논의한다.II) 콤플렉스분자 규모에서 스핀 전이는 전달된 전자의 스핀 플립을 수반하는 이온간 전자 전달에 해당합니다.다리미치고는II) 이 전달은 2개의 전자를 포함하며 스핀의 변화는 ${\displaystyle \mathrm{\delta S}}$ $=$ 2({$displaystyle \Delta$ S$=2$입니다. e $(\$ 궤도의$$ 점유율은 LS 상태보다 HS 상태에서 더 높으며 이러한 궤도는 $(\$보다 더 높은 반접합성을 보입니다. a.rage metal-ligand bond 길이가 LS 상태보다 HS 상태에서 더 깁니다.이 차이는 철의 경우 1.4~2.4pm 범위에 있습니다.II) 화합물.

스핀 전환을 유도하려면

스핀 전이를 유도하는 가장 일반적인 방법은 시스템의 온도를 변경하는 것입니다. 그러면 전환은 ${\displaystyle h_{}}$ H$=$ (${\displaystyle T}$) \$style$ \$rho$ _${H$}=$f(T$로 특징지어집니다. 여기서 ${\displaystyle h_{}}$H \$display$style \$rho$ _${H}$는 고스핀 상태의 분자의 몰 분율입니다.이러한 곡선을 얻기 위해 현재 몇 가지 기법이 사용되고 있다.가장 간단한 방법은 몰 감수성의 온도 의존성을 측정하는 것입니다.상태가 LS인지 HS인지에 따라 다른 반응을 보이는 다른 기법도 ${\displaystyle {\delta }_{}}$H(\$displaystyle \rho$ _${H$를 결정하는 데 사용될 수 있으며, 이 기법들 중 뫼스바우어 분광법은 잘 분해된 2개의 4극 이중성을 보이는 철 화합물의 경우 특히 유용했다.이들 중 하나는 LS 분자와 관련이 있고, 다른 하나는 HS 분자와 관련이 있다: 고회전 몰 분율은 이중자의 상대적 강도로부터 추론될 수 있다.

이행의 종류

다양한 유형의 전환이 관찰되었습니다.이는 몇 켈빈 범위에서 갑자기 발생하거나 큰 온도 범위에서 발생하는 부드러운 현상일 수 있습니다.또한 저온과 고온 모두에서 불완전할 수 있습니다. 후자가 더 자주 관찰되더라도 말이죠.또한 ${\displaystyle {\delta }_{}}$ H $=$ ( ${\displaystyle T}$) \$displaystyle \rho$ _${H$}=$f(T)}$ 곡선은$$ 냉난방 모드 또는 난방 모드에서 엄격히 동일하거나 이력(hysteresis)을 나타낼 수 있습니다. 이 경우 시스템은 특정 온도 범위에서 두 가지 다른 전자 상태를 가정할 수 있습니다.마지막으로 이행은 2단계로 이루어집니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 스핀 크로스오버