姜-泰勒效应

姜-泰勒效应（JT效应或JTE）是分子和固态系统中自发对称性破缺的重要机制，在不同领域具有深远影响，是光谱学、立体化学、晶体学等领域的多种现象的原因 化学、分子和固态物理学以及材料科学。

姜-泰勒效应，有时也称为 Jahn-Teller 畸变，描述了由某些电子配置引起的分子和离子的几何畸变。 Jahn-Teller 定理本质上指出，任何具有空间简并电子基态的非线性分子都会发生几何畸变，从而消除简并，因为畸变会降低物质的整体能量。 有关在具有替代杂质的晶体中发生的另一种几何变形的描述，请参阅文章偏心离子。

姜-泰勒效应最常出现在过渡金属的八面体配合物中。 这种现象在六配位铜(II)配合物中很常见。 该离子的 d9 电子构型在两个简并 eg 轨道中提供三个电子，导致双简并电子基态。 这种复合物沿分子四重轴之一（始终标记为 z 轴）扭曲，这具有消除轨道和电子简并并降低总能量的作用。 扭曲通常采取延长与位于 z 轴的配体的键的形式，但偶尔会发生这些键的缩短（Jahn-Teller 定理不预测扭曲的方向，仅预测不稳定的存在 几何学）。 当发生这种伸长时，其作用是降低路易斯碱配体上的电子对与具有 z 分量的轨道中的任何电子之间的静电排斥，从而降低络合物的能量。 畸变后反转中心得以保留。

在八面体配合物中，当奇数电子占据 eg 轨道时，姜-泰勒效应最为明显。 这种情况出现在配置为 d9、低自旋 d7 或高自旋 d4 复合物的复合物中，所有这些复合物都具有双重退化基态。 在此类化合物中，参与简并的 eg 轨道直接指向配体，因此畸变会导致大的能量稳定化。 严格来说，当由于 t2g 轨道中的电子导致简并时（即 d1 或 d2 等构型，两者都是三重简并），也会发生这种效应。 然而，在这种情况下，效果不太明显，因为使配体远离 t2g 轨道时排斥力的降低要小得多，t2g 轨道不直接指向配体（见下表）。 四面体配合物也是如此（例如锰酸盐：畸变非常微妙，因为配体没有直接指向轨道，因此获得的稳定性较低。

姜-泰勒效应表现在某些化合物的紫外-可见吸收光谱中，通常会导致谱带分裂。 它在许多铜 (II) 络合物的结构中显而易见。 然而，可以从低温电子自旋共振光谱的精细结构中获得有关此类复合物各向异性和配体结合性质的详细信息。

姜-泰勒效应的根本原因是存在退化和开壳（即未完全占据）的分子轨道。 这种情况并非配位络合物所独有，在其他化学领域也会遇到。 在有机化学中，反芳香现象有同样的原因，也经常看到分子扭曲； 与环丁二烯和环辛四烯 (COT) 的情况一样。

JT 定理可以用不同的形式表述，这里给出其中两种：

处于空间简并电子态的非线性多原子系统自发地扭曲，简并度被提升，并获得较低对称性的新平衡结构。

或者更短：

...稳定性和简并性不可能同时存在，除非分子是线性分子......

自旋简并在最初的治疗中是一个例外，后来被单独治疗。

Jahn-Teller 定理的形式数学证明在很大程度上依赖于对称性论证。