Spin Crossover

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Diagramm zur Illustration der Abhängigkeit des high-spin (HS) oder low-spin (LS) Zustands von der Ligandenfeldaufspaltung Δ im oktaedrischen Ligandenfeld und die dazu gehörige Elektronenkonfiguration.

Als Spin-Crossover wird der Übergang zwischen zwei (meta)-stabilen Zuständen bezeichnet, wobei einer der Zustände einen niedrigen Spin (Low-Spin) und der andere einen hohen Spin (High-Spin) besitzt.

Für Elemente mit der Elektronenkonfiguration d⁴ − d⁷ gibt es zur Elektronenverteilung auf die Orbitale jeweils zwei Möglichkeiten. Entweder man füllt alle d-Orbitale zunächst mit einem Elektron und füllt anschließend mit den verbleibenden auf, oder man füllt zunächst nur die, durch die energetische Aufspaltung (Ligandenfeldtheorie), niedrigeren d-Orbitale auf und verteilt die verbleibenden dann auf die energetisch höheren d-Orbitale. Der Zustand mit der größtmöglichen Anzahl an ungepaarten Elektronen wird High-Spin genannt, der mit der minimalen Anzahl an ungepaarten Elektronen, Low-Spin. Die Änderung von Low-Spin zu High-Spin kann durch zuführen von Energie (z.B.: Wärme oder Druck) erreicht werden und kann dabei verschiedene Auswirkungen auf das Molekül haben. Es kann dadurch Beispielsweise das magnetische Verhalten, die Struktur oder das optsche Verhalten des Materials verändert werden.

Literatur

• P. Gütlich, H.A. Goodwin: Spin Crossover in Transition Metal Compounds I. Springer Berlin, 2004, ISBN 978-3-540-40396-8