División de campo cero
La división de campo cero ( ZFS ) describe varias interacciones de los niveles de energía de una molécula o ion que resultan de la presencia de más de un electrón desapareado. En mecánica cuántica, un nivel de energía se denomina degenerado si corresponde a dos o más estados medibles diferentes de un sistema cuántico. En presencia de un campo magnético, el efecto Zeemanes bien conocido por dividir estados degenerados. En la terminología de la mecánica cuántica, se dice que la degeneración se "elimina" por la presencia del campo magnético. En presencia de más de un electrón desapareado, los electrones interactúan entre sí para dar lugar a dos o más estados de energía. La división del campo cero se refiere a este levantamiento de la degeneración incluso en ausencia de un campo magnético. ZFS es responsable de muchos efectos relacionados con las propiedades magnéticas de los materiales, como se manifiesta en sus espectros de resonancia de espín electrónico y magnetismo. [1]
El caso clásico de ZFS es el triplete de espín, es decir, el sistema de espín S=1. En presencia de un campo magnético, los niveles con diferentes valores de número cuántico de espín magnético (MS = 0, ± 1) se separan y la división de Zeeman dicta su separación. En ausencia de campo magnético, los 3 niveles del triplete son isoenergéticos de primer orden. Sin embargo, cuando se consideran los efectos de las repulsiones entre electrones, se puede ver que la energía de los tres subniveles del triplete se ha separado. Este efecto es, por tanto, un ejemplo de ZFS. El grado de separación depende de la simetría del sistema.
Donde S es el número cuántico de espín total y son las matrices de espín. El valor del parámetro ZFS generalmente se define a través de los parámetros D y E. D describe la componente axial de la interacción dipolo-dipolo magnético y E la componente transversal. Se han obtenido valores de D para un amplio número de birradicales orgánicos mediante medidas de EPR . Este valor puede ser medido por otras técnicas de magnetometría como SQUID; sin embargo, las mediciones de EPR proporcionan datos más precisos en la mayoría de los casos. Este valor también se puede obtener con otras técnicas como la resonancia magnética detectada ópticamente (ODMR; una técnica de doble resonancia que combina EPR con medidas como fluorescencia, fosforescencia y absorción), con sensibilidad hasta una sola molécula o defecto en sólidos como el diamante ( por ejemplo , centro NV ) o carburo de silicio .
