Оценка влияния фононной подсистемы на спиновые переходы в соединениях типа Fe(phen)₂(NCS)₂

Abstract

Для описания переходов низкий спин (LS)–высокий спин (HS) с учетом колебаний октаэдрического комплекса используется представление двухуровневой модели. Каждому электронному уровню двухкомпонентной системы приписывается набор гармонических осцилляторов, характеризующихся собственными частотами. На основе соответствующего экспериментального материала для соединения Fe(phen)₂(NCS)₂ (некоторых характерных частот для HS- и LS-состояний; калориметрических данных – температурной зависимости теплоемкости Cp; доли HS-состояний, рассматриваемой в терминах плотности вероятности ρh) исследовались, с одной стороны, возможный вклад фононной подсистемы в спиновые переходы, а с другой – поведение восстановленных термодинамических функций: потенциала Гиббса G, энтальпии H и энтропии S смешанной системы в зависимости от температуры T. Исследование подтвердило правомерность и ограниченность использования положений двухуровневой модели и даваемых ею оценок, несомненно, явную зависимость спиновых переходов от фононов, а также необходимость рассматривать спиновые состояния как элементы, входящие в сложноподчиненную, самосогласованную, кооперативную систему.

To describe low-spin (LS)–high-spin (HS) crossover and octahedral complex oscillations the two-level model representation is used. A set of harmonic oscillators characterized by eigenfrequences is ascribed to each electronic level of two-component system. Experimental data for the Fe(phen)₂(NCS)₂ compound (several typical frequences for HS- and LS-states; calorimetric data, such as temperature dependences of heat capacity Cp; HSstate share considered in terms of probability density ρh) have been used to investigate, on the one hand, a possible phonon subsystem contribution to spin crossover and, on the other hand, the behavior of restored thermodynamic functions, such as the Gibbs thermodynamic potential G, enthalpy H, and entropy S of the mixed system as a function of temperature T. Rightfulness and limitations of two-level model statements and estimations have been confirmed, in particular, the explicit dependence of spin crossover on phonons and the necessity to treat the spin states as components of a complex selfconsistent cooperative system.