चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर

चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर, प्रकार के सामग्रियाँ हैं जिनका अनुमान बांध सिद्धांत के अनुसार परम्परागत बैंड सिद्धांत के अनुसरण करता है, किन्तु जो वास्तविकत: चार्ज-ट्रांसफर प्रक्रिया के कारण इंसुलेटर्स होते हैं। मॉट इंसुलेटर के विपरीत, जहां इंसुलेटिंग गुण इकाई कोशिकाओं के मध्य इलेक्ट्रॉनों के घूमने से उत्पन्न होते हैं, चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर में इलेक्ट्रॉन इकाई कक्ष के अंदर एटम्स के मध्य चलते हैं। मॉट-हबर्ड स्थितियों में, इलेक्ट्रॉनों के लिए दो आसन्न धातु साइटों (ऑन-साइट कूलम्ब इंटरैक्शन U) के मध्य स्थानांतरित करना आसान है; यहां हमारे पास कूलम्ब ऊर्जा U के अनुरूप उत्तेजना है

$d^{n}d^{n}\rightarrow d^{n-1}d^{n+1},\quad \Delta E=U=U_{dd}$.

चार्ज-ट्रांसफर स्थितियों में, उत्तेजना आयन (उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन) p स्तर से धातु d स्तर तक चार्ज-ट्रांसफर ऊर्जा Δ के साथ होती है:

$d^{n}p^{6}\rightarrow d^{n+1}p^{5},\quad \Delta E=\Delta _{CT}$.

U का निर्धारण धनायन संयोजकता इलेक्ट्रॉनों के मध्य प्रतिकारक/विनिमय प्रभावों द्वारा किया जाता है। Δ को धनायन और ऋणायन के मध्य रसायन विज्ञान द्वारा समर्थित किया जाता है। महत्वपूर्ण अंतर ऑक्सीजन p इलेक्ट्रॉन छिद्र का निर्माण होता है, जो 'सामान्य' ${\ce {O^2-}}$ से आयनिक ${\ce {O-}}$ स्थिति में परिवर्तिति का प्रतिनिधित्व करता है। इस स्थितियों में लिगेंड छेद को अधिकांशतः ${\textstyle {\underline {L}}}$ रूप में दर्शाया जाता है।

मोट-हबर्ड और चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर्स के मध्य भिन्नता को ज़ानेन-सवात्ज़की-एलन (ज़ेडएसए) योजना का उपयोग करके किया जा सकता है।

एक्सचेंज इंटरैक्शन

मॉट इंसुलेटर के अनुरूप, हमें चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर में सुपरएक्सचेंज पर भी विचार करना होता है। योगदान मॉट स्थितियों के समान होता है: संक्रमण धातु स्थल से दूसरे तक इलेक्ट्रॉन का उछलना और फिर उसी तरह वापस आना। इस प्रक्रिया को इस प्रकार लिखा जा सकता है

$d_{i}^{n}p^{6}d_{j}^{n}\rightarrow d_{i}^{n}p^{5}d_{j}^{n+1}\rightarrow d_{i}^{n-1}p^{6}d_{j}^{n+1}\rightarrow d_{i}^{n}p^{5}d_{j}^{n+1}\rightarrow d_{i}^{n}p^{6}d_{j}^{n}$.

इसके परिणामस्वरूप विनिमय स्थिरांक के साथ प्रतिलौहचुंबकत्व विनिमय (नॉनडीजेनरेट d स्तरों के लिए) होगा

$J=J_{dd}$.

$J_{dd}={\frac {2t_{dd}^{2}}{U_{dd}}}={\cfrac {2t_{pd}^{4}}{\Delta _{CT}^{2}U_{dd}}}$

चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर स्थितियों में

$d_{i}^{n}p^{6}d_{j}^{n}\rightarrow d_{i}^{n}p^{5}d_{j}^{n+1}\rightarrow d_{i}^{n+1}p^{4}d_{j}^{n+1}\rightarrow d_{i}^{n+1}p^{5}d_{j}^{n}\rightarrow d_{i}^{n}p^{6}d_{j}^{n}$.

यह प्रक्रिया भी अन्तर-आधिक्युत आदान-प्रदान $J_{pd}$ उत्पन्न करेगी :

$J_{pd}={\cfrac {4t_{pd}^{4}}{\Delta _{CT}^{2}\cdot \left(2\Delta _{CT}+U_{pp}\right)}}$

इन दो संभावनाओं के मध्य का अंतर मध्यवर्ती अवस्था है, जिसमें पहले विनिमय के लिए लिगैंड छेद होता है ($p^{6}\rightarrow p^{5}$) और दूसरे के लिए दो ($p^{6}\rightarrow p^{4}$)।

कुल आदान-प्रदान ऊर्जा दोनों योगदानों के योग का परिणाम होती है:

$J_{total}={\cfrac {2t_{pd}^{4}}{\Delta _{CT}^{2}}}\cdot \left({\cfrac {1}{U_{dd}}}+{\cfrac {1}{\Delta _{CT}+{\tfrac {1}{2}}U_{pp}}}\right)$.

$U_{dd}{\text{ and }}\left(\Delta _{CT}+{\tfrac {1}{2}}U_{pp}\right)$ के अनुपात पर निर्भर करता है, इस प्रक्रिया पर किसी शब्द का प्रभुत्व है और इस प्रकार परिणामी स्थिति या तो मॉट-हबर्ड या चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटिंग है।