Кристаллическое поле

Определение "Кристаллическое поле" в Большой Советской Энциклопедии

Кристаллическое поле, внутрикристаллическое поле, электрическое поле, существующее внутри кристаллов. Реже Кристаллическое поле называют также образующееся внутри некоторых кристаллов магнитное поле. На коротких (порядка межатомных) расстояниях положительные и отрицательные заряды внутри кристалла не компенсируют друг друга и создают электрические поля. Напряжённость электрического поля в кристаллах может достигать значений ~ 10⁸ в/см и более.

Понятием Кристаллическое поле пользуются при расчётах энергетического спектра парамагнитных ионов в ионных кристаллах и комплексных соединениях. В этом случае электрическое Кристаллическое поле называют полем лигандов. Кристаллическое поле называется слабым средним или сильным, если энергия взаимодействия электронов парамагнитного иона с Кристаллическое поле меньше, сравнима или больше энергии спин-орбитального взаимодействия или электростатического взаимодействия электронов между собой. Для расчётов Кристаллическое поле часто пользуются приближением точечных зарядов, когда реальные размеры ионов, атомов или их групп не учитываются и они рассматриваются как точечные заряды или электрические диполи, находящиеся в узлах кристаллической решётки. Потенциал Кристаллическое поле обладает симметрией, определяющейся симметрией кристаллов. Величина и симметрия электрических Кристаллическое поле в данной точке кристалла зависят от симметрии окружения этой точки и от деформаций в образце, возникающих, например, под влиянием внешних воздействий, от наличия примесей, дефектов и электрической поляризации кристалла. Кристаллическое поле непрерывно колеблется в небольших пределах относительно своего среднего значения в соответствии с колебаниями кристаллической решётки.

  Электрическое Кристаллическое поле исследуют оптическими и радиоспектроскопическими методами [электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и ядерный квадрупольный резонанс (ЯКР)]. Для оценки величины и определения локальной симметрии Кристаллическое поле оптическими методами и методом ЭПР в диамагнитный кристалл (матрицу) часто вводят небольшие количества парамагнитных ионов, которые используются в качестве «атомных зондов». Исследование величины и симметрии Кристаллическое поле позволяет изучить структуру твёрдых тел и энергию взаимодействия ионов с кристаллическим окружением. Такие диамагнитные матрицы с примесью парамагнитных ионов являются основой твердотельных лазеров и квантовых усилителей СВЧ.

Магнитные Кристаллическое поле, значительные по величине, возникают в кристаллах, содержащих парамагнитные ионы и атомы. Различают сверхтонкие и дипольные магнитные Кристаллическое поле Сверхтонкие поля (10⁵—10⁶ э) обусловлены т. н. сверхтонким взаимодействием магнитных моментов ядер и их электронного окружения и наблюдаются в основном на ядрах магнитных ионов. Дипольные магнитные поля создаются в окружающем пространстве парамагнитными ионами как и обычными магнитными диполями. Наибольшие значения дипольных полей 10³—10⁴ э, на расстояниях от магнитного иона ~10^-8 см. Эти значения полей характерны для магнитоупорядоченных кристаллов. В др. случаях магнитные поля быстро флуктуируют под действием тепловых колебаний и их средние значения близки к нулю. Магнитные Кристаллическое поле в кристаллах исследуются методом ЯМР и с помощью Мёссбауэра эффекта.
 

  Лит.: Бальхаузен К., Введение в теорию поля лигандов, пер. с англ., М., 1964; Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Туров Е. А., Петров М. П., Ядерный магнитный резонанс в ферро- и антиферро-магнетиках, М., 1969.
  М. П. Петров.