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Séance de cours

Effets sur le champ cristallin : haut spin bas spin

Dans cours

PHYS-491: Magnetism in materials

The lectures will provide an introduction to magnetism in materials, covering fundamentals of spin and orbital degrees of freedom, interactions between moments and some typical ordering patterns. Selected experimental techniques and their application in cu ...

Description

Cette séance de cours explore les effets du champ cristallin sur les orbitales d, en se concentrant sur la transition entre les états de spin élevé et de faible spin dans des ions comme Sc3+, Ti4+, V5+, et plus encore. L'instructeur discute de l'impact des configurations d'électrons sur l'état total du spin.

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Enseignant·e

Ivica Zivkovic

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Spin quantum number

In physics, the spin quantum number is a quantum number (designated s) that describes the intrinsic angular momentum (or spin angular momentum, or simply spin) of an electron or other particle. It has the same value for all particles of the same type, such as s = 1/2 for all electrons. It is an integer for all bosons, such as photons, and a half-odd-integer for all fermions, such as electrons and protons. The component of the spin along a specified axis is given by the spin magnetic quantum number, conventionally written ms.

Métal de transition

Un métal de transition, ou élément de transition, est, selon la définition de l'IUPAC, « un élément chimique dont les atomes ont une sous-couche électronique d incomplète, ou qui peuvent former des cations dont la sous-couche électronique d est incomplète ». Cette définition correspond à des éléments partageant un ensemble de propriétés communes. Comme tous les métaux, ce sont de bons conducteurs de l'électricité. Ils sont solides dans les conditions normales de température et de pression, avec une masse volumique et une température de fusion élevées.

Haut spin et bas spin

En chimie, l'état haut spin ou bas spin d'un métal de transition complexé avec des ligands décrit les différentes répartitions possibles des électrons issus des orbitales atomiques d du métal dans les orbitales moléculaires du complexe. Ces différentes configurations peuvent être représentées à l'aide des deux principaux modèles décrivant la structure électronique des complexes de coordination, la théorie du champ cristallin et la théorie du champ de ligands.

Configuration électronique

redresse=1.6|vignette|Planche synthétisant la règle de Klechkowski (en haut à gauche) de remplissage des sous-couches électroniques ; en haut la géométrie des quatre types d'orbitales atomiques ; au centre la géométrie de quelques orbitales moléculaires ; en bas le nombre maximum d'électrons pouvant occuper les atomiques connues à l'état fondamental.

Singulet

La notion de « singulet » prend un sens différent selon qu'on l'utilise dans le domaine de la physique ou de la chimie. En physique théorique, un singulet peut faire référence à une représentation uni-dimensionnelle (par exemple une particule dont le spin disparaît). deux ou plusieurs particules corrélées de telle façon que le moment angulaire total de l'état soit égal à zéro. En physique atomique, les singulets sont fréquemment présentés comme l'une des deux façons de combiner le spin de deux électrons, l'autre étant le triplet.

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