論文開題：紅寶石晶體的局域結(jié)構(gòu)和光譜研究

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院：工學(xué)院　　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級：09級電子科學(xué)與技術(shù)(光電方向)　

課題名稱 紅寶石晶體的局域結(jié)構(gòu)和光譜研究

1、本課題的的研究目的和意義：
目的:通過研究紅寶石晶體的局域結(jié)構(gòu)和光譜,讓我們對紅寶石的晶體結(jié)構(gòu)能有一定的了解,也使我們能綜合地利用大學(xué)四年所學(xué)課程知識來解決光電學(xué)科的問題.
意義:宏寶石色澤艷麗,明艷照人,通常人們都會將它制作成首飾.,因為天然形成的紅寶石的產(chǎn)量少,因此制作出的首飾數(shù)量少,價格昂貴.我們通過研究紅寶石晶體的局域結(jié)構(gòu),從微觀上提升人們對紅寶石這一晶體的認知能力，通過在晶體中人為摻入過渡金屬元素,為人工合成紅寶石提供一定的理論依據(jù)與支持.
2、 文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：
順磁金屬離子的光譜和順磁特性與該絡(luò)離子在晶體中的空間立體對稱結(jié)構(gòu)密切相關(guān),由于順磁離子在晶體材料和絡(luò)合物中起到了關(guān)鍵性的作用,所以對這些順磁金屬離子在晶體中的局部結(jié)構(gòu),光譜的研
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提出了晶體場理論(CFT)，本世紀50年代晶體場理論又發(fā)展成配位場理論(LFT)。晶體場理論的基本觀點是：認為中心離子和配位體之間的相互作用是靜電作用。它的要點如下：(1)中心離子原來簡并的d軌道在配位體電場的作用下，發(fā)生了能級分裂，有的能量升高，有的能量降低。分裂后，最高能量d軌道和最低能量d軌道之間的能量差叫分裂能。(2)分裂能Δ值的大小，主要受配位體的電場、中心離子的電荷及它屬于第幾過渡系等因素的影響。(3)使本來是自旋平行分占兩個軌道的電子擠到同一軌道上去必會使能量升高，這增高的能
量稱為成對能，用Ep表示。在弱配位場中Δ＜Ep，d電子盡可能占據(jù)較多的軌道且自旋平行，形成高自旋絡(luò)合物；在強配位場中Δ＞Ep，d電子盡可能占據(jù)能量較低的軌道形成低自旋絡(luò)合物.
晶體場理論比較滿意地解釋了配合物的吸收光譜,磁性等實驗事實.但它將金屬離子與配位體之間的相互作用完全作為靜電問題來處理,而不考慮中心離子與配位體之間的共價作用,因而在解釋光譜化學(xué)序和羥基配合物的穩(wěn)定性等方面,顯得無能為力.后續(xù)發(fā)展起來的配位場理論考慮了配位體與金屬離子間的共價作用,采用了分子軌道理論的方法,彌補了晶體場理論的不足,較好地解釋了配合物的許多性質(zhì).
隨著可見光譜、近紅外光譜和磁矩測量技術(shù)的發(fā)展。90年代,趙敏光在《晶體場和電子順磁共振理論》中提出的半自洽3 d軌道模型和點電荷模型,建立了過渡金屬離子晶體的局域結(jié)構(gòu)與吸收光譜之間的定量關(guān)系,對晶體的局域結(jié)構(gòu)和吸收光譜進行了統(tǒng)一解釋.
近年來,由于材料科學(xué)的迅速發(fā)展,摻雜過渡金屬絡(luò)合物因其獨特的光,磁,超導(dǎo)等特性而備受重視,
越來越多的研究人員從事于納米金屬團簇幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、磁性以及晶體摻雜局域電磁結(jié)構(gòu)理論研究. 對于3d~3態(tài)過渡金屬離子(如Cr~(3+)，V~(2+)等)摻雜晶體的光譜精細結(jié)構(gòu)和EPR參量，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)做了大量工作，然而這些工作大多是基于SO(spin-orbit)機制。事實上，這些離子除了考慮SO磁相互作用外，還受到其它的磁相互作用，如SS(Spin-Spin)與SOO(Spin-Other-Orbit)磁相互作用.
3、本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
研究紅寶石晶體的EPR譜和光譜；通過理論和實驗結(jié)果進行比較得到合理的晶體局域結(jié)構(gòu)；分析結(jié)構(gòu)畸變對EPR譜和光譜的影響.
成果形式:以論文的形式撰寫出來.
4、擬解決的關(guān)鍵問題：
EPR參量與晶體局域結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系.
晶體的結(jié)構(gòu)模型（移動模型和伸長模型）.
5、研究思路、方法和步驟：
通過分析紅寶石(Cr3+：Al2O3)晶體中Cr3+離子的EPR譜，研究Cr3+的局域晶體結(jié)構(gòu)結(jié)果表明紅寶石晶體的局域結(jié)構(gòu)存在各項異性膨脹。用擬合EPR譜的低對稱參量D和（a-F）實驗值得方法，求得兩個三菱錐與C3軸的夾角，在相對于原三氧化二鋁結(jié)構(gòu)的畸變角.
步驟：首先是進行理論分析，紅寶石晶體場中的能量矩陣與EPR參量。 紅寶石晶體（Cr3+：Al2O3）體系的兩種結(jié)構(gòu)模型，有移動模型還有伸長模型.針對這兩種不同的模型，我們分別把所假設(shè)的體系局域結(jié)構(gòu)的畸變引入晶體場計算.最后用對角化完全能量矩陣方法.
6、本課題的進度安排：
1）、第一周至第二周（2013.2.25¾03.09）：在進行畢業(yè)實習(xí)之余，學(xué)會查找文獻和搜集與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的資料，熟悉本設(shè)計的基本要求和任務(wù)書內(nèi)容，并翻譯一篇與本畢業(yè)論文（設(shè)計）內(nèi)容相近的英文文獻；。
2）、第三周（2013.03.10¾ 03.16）：對任務(wù) ……（未完，全文共5593字，當(dāng)前僅顯示1964字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：紅寶石晶體的局域結(jié)構(gòu)和光譜研究》）