Efeitos térmicos em parâmetros de intensidade de compostos com íons lantanídeos: Um estudo computacional - Lima, Ewerton Matias (2020)
Os lantanídeos são elementos que possuem a oxidação de íons trivalentes estáveis, onde em sua estrutura eletrônica possui a camada 4f incompleta, proporcionando efeito de blindagem dos elétrons dessa camada. As transições 4f-4f são importantes para os mecanismos que envolvem a teoria de Judd-Ofelt e os métodos de cálculos envolvendo efeitos térmicos e os parâmetros de intensidade desenvolvidos nesse trabalho. A teoria de Judd-Ofelt inclui os mecanismos dipolo elétrico forçado (FED) e a acoplamento dinâmico (DC) para contabilizar as transições eletrônicas em compostos lantanídeos. O programa JOYSpectra desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa utiliza essa teoria para calcular os parâmetros de intensidade Ωλ, (λ = 2, 4 e 6), incluindo os modelos de recobrimento SOM (Modelo de recobrimento simples) e BOM (Modelo de recobrimento de ligação) para o tratamento dos efeitos de covalência das ligações entre o lantanídeo e os ligantes. Nesse trabalho o objetivo é a implementação no código do JOYSpectra desenvolvido em linguagem C de dois novos algoritmos, denominados Cubo variacional e Modos Normais Distorcidos. No modelo do cubo variacional inclui-se efeitos térmicos sobre os Ωλ, sendo realizados diversos deslocamentos relativos ao volume de um cubo nas posições dos ligantes em função da temperatura. Foi implementada, no JOYSpectra, a funcionalidade que promove simulação de um grande número de configurações espaciais (N≈106), em que os limites do deslocamento de cada átomo são dados através da população de Bose-Einstein, que relaciona a temperatura e o comprimento da caixa (L). A nova implementação foi testada no sistema EuCl6, para o qual se tem valores dos parâmetros de intensidade Ω2 nas temperaturas 77 K e 300 K, obtidos por Carneiro Neto, 2019 para comparação com os resultados do algoritmo do Cubo variacional. Os resultados indicam que, como esperado, próximo de 100 K o comportamento da população de Bose-Einstein é similar ao de uma população de Boltzmann. O algoritmo dos Modos Normais distorcidos opera pequenas variações nos vetores de deslocamentos que são atribuídos a cada modo normal das espécies coordenadas. Tais variações, que simulam os efeitos térmicos, são utilizadas nesse modelo para avaliar os parâmetros de intensidade Ωλ. A diferença entre os modelos está relacionada com as variáveis envolvidas, onde o peso populacional para cada deslocamento geométrico é contabilizado no modelo dos modos normais.