Magnetic circular dichroism of the ³P₀ ← ³H₄ transition in the spectrum of Pr³⁺

Universiteit Lernen. Afdeling Anorganische en Analytische Scheikunde Celestijnenlaan 200F, 3030 Heverlee, Belgium.

Abstract

The ³P₀ ← ³H₄ transition in the spectrum of Lhe Pr³⁺ ion in PVA film is studied by magnetic circular dichroism (MCD). The ratios A/D and C/D are shown to be qualitatively in agreement with those obtained by Kato and Nishioka (²⁸) from analogous experiments. In this paper more attention is focused to the sign of the MCD dispersion at low temperature. A positive C term is found at liquid helium temperature.

It is shown that this experimental fact supports the hypothesis of a trigonal structure for the Pr³⁺ aquo ion. The crystal field ground state is a doublet, labelled by the crystal quantum numbers μ = ± 2 for a D_3h or C_3h symmetry, and μ = ± 1 for a trigonal symmetry without a horizontal reflection plane. The lowest lying Zeeman component is then characterized by respectively μ = - 2 and μ = + 1. Comparison is made with another MCD study, given in ref. (⁶), of the Pr³⁺ ion in a D₃ symmetry.

Finally, it is shown that the MCD experiments provide a complementary information to the EPR studies on Pr³⁺ (²⁶).

Résumé

La transition ³P₀ ← ³H₄ du spectre de l'ion Pr³⁺ dans un film PVA est étudiée par dichroïsme circulaire magnétique (DCM). Les valeurs de A/D et C/D correspondent à celles obtenues par Kato et Nishioka (²⁸) à partir d'expériences analogues.

La présente publication est cependant orientée plutôt vers une étude du spectre DCM à la température de l'helium liquide. A 4.2 K le spectre présente un terme C positif. Ce signe confirme l'hypothèse d'une symétrie d'environnement trigonale. L'état fondamental serait un doublet caractérisé par le nombre quantique cristallin μ = ± 2 pour les symétries D_3h et C_3h et μ = ± 1 pour les symétries sans plan de réflec tion. La composante Zeeman inférieure correspond respectivement à μ = 2 et μ = + 1. La comparaison est faite avec une étude de l ion Pr*+ dans le lanthanate d'aluminium (AlLaO₃) où les auteurs concluent également à une symétrie trigonale (⁶). La connection est enfin établie avec des données RPE (²⁶) et la complémentarité des techniques DCM et RPE est mise en évidence.