TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC ÑOÀNG THAÙP Taïp chí Khoa hoïc soá 40 (10 2019) 53 NGHIÊN CỨU CÁC TRẠNG THÁI ELECTRON CỦA CÁC CLUSTER MnB2 0/−/+ Traàn Thò Myõ Nhaân(*), Nguyeãn Minh Thaûo(**), Traàn Quoác Trò(**)[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP Tạp chí Khoa học số 40 (10-2019) NGHIÊN CỨU CÁC TRẠNG THÁI ELECTRON CỦA CÁC CLUSTER MnB20/−/+ Trần Thị Mỹ Nhân(*), Nguyễn Minh Thảo(**), Trần Quốc Trị(**), Trần Văn Tân(**) Tóm tắt Trong nghiên cứu này, cấu trúc hình học cấu trúc electron cluster MnB20/−/+ tính tốn phương pháp tính đa cấu hình CASSCF/CASPT2 Cấu hình electron, thơng số cấu trúc lượng tương đối trạng thái lượng thấp cluster báo cáo Kết tính cho thấy hàm sóng trạng thái lượng thấp có tính chất đa cấu hình mạnh Đồng phân hình tam giác dự đốn ổn định đồng phân hình đường thẳng cluster trung hòa cluster anion Với cluster cation, độ bền cluster hình tam giác cluster hình đường thẳng gần tương đương Kết tính cho thấy lượng ion hóa lực electron trạng thái cluster MnB2 có giá trị 7,76 eV 1,42 eV Cluster MnB2 hình tam giác tạo cách thêm nguyên tử B vào cluster MnB có tính bền với tác nhân oxy hóa tác nhân khử cao cluster MnB Từ khóa: Các cluster MnB20/−/+, phương pháp CASSCF/CASPT2, lượng ion hóa, lực electron, trạng thái electron Mở đầu Các cluster boron với kim loại chuyển tiếp Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co thu hút ý nhà khoa học ứng dụng công nghiệp xúc tác vật liệu nano [6], [7], [8], [9], [12] Sự pha tạp kim loại chuyển tiếp vào cluster boron hình thành nên cấu trúc có tính chất đặc biệt Cluster FeB8− cluster FeB9− có độ bền cao ứng với cấu trúc đối xứng hình bánh xe [9] Các cluster CoB16− MnB16− có cấu trúc hình trống [6], [8] Các cluster VBn+ (n = 3-6) có khả tách hydro khỏi phân tử hữu bền vững methane điều kiện thường [3] Cấu trúc lớp MnB2 hình mạng lưới graphene dự đốn có độ cứng độ bền cao [15] Các cluster boron pha tạp mangan nghiên cứu nhiều cấu trúc hình học, cấu trúc electron tính chất từ Cấu trúc tính chất cluster MnBn (n ≤ 7) MnnB (n = 2-12) nghiên cứu lý thuyết phiếm hàm mật độ [4], [7] Cấu trúc cluster MnB16− thăm dò phổ quang electron tính tốn ab initio [6] Cấu trúc electron độ dài liên kết trạng thái số trạng thái lượng thấp cluster MnB nghiên cứu phương pháp tương tác cấu hình dựa hàm sóng đa cấu hình (MRCI) [12] Với phương pháp tính này, trạng thái (*) Sinh viên, Trường Đại học Đồng Tháp Trường Đại học Đồng Tháp (**) cluster MnB dự đoán 5Π với lượng liên kết 20 kcal/mol Trong nghiên cứu này, chúng tơi tính tốn cấu trúc hình học cấu trúc electron trạng thái electron có lượng thấp cluster MnB20/−/+ phương pháp tính đa cấu hình CASSCF/CASSPT2 Tuy cấu trúc hình học, cấu trúc electron, tính chất từ cluster MnB2 nghiên cứu lý thuyết phiếm hàm mật độ, có trạng thái quartet đồng phân hình tam giác MnB2 báo cáo Nguyên tử Mn có cấu trúc electron vỏ mở với cấu hình electron [Ar]3d54s2, đó, dự đốn cluster MnB20/−/+ có nhiều đồng phân nhiều trạng thái electron gần suy biến với mặt lượng [12] Trong trường hợp đó, phương pháp tính đa cấu hình CASSCF/CASPT2 cần sử dụng để nghiên cứu cấu trúc hình học cấu trúc electron đồng phân quan trọng [10] Bằng phương pháp CASSCF/CASPT2, cấu hình electron, lượng tương đối, độ dài liên kết trạng thái electron cluster MnB20/−/+ tính tốn Năng lượng ion hóa lực electron cluster trung hịa tính từ lượng trạng thái cluster MnB20/−/+ Kết nghiên cứu cung cấp hiểu biết tương đối đầy đủ cấu trúc hình học cấu trúc electron cluster MnB20/−/+ Phương pháp tính Phương pháp CASSCF/CASPT2 dùng để tính tốn thơng số cấu trúc lượng 53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP trạng thái electron cluster MnB20/−/+ [11] Cấu trúc hình học trạng thái electron có lượng thấp cluster MnB20/−/+ tối ưu hóa phương pháp CASPT2 [11] Bộ hàm sở aug-cc-pwCVTZDK aug-cc-pVTZ-DK sử dụng cho nguyên tố Mn B [2], [14] Electron orbital 3s 3p Mn phép tham gia vào q trình kích thích electron bước tính lượng CASPT2 [11] Tất tính toán cấu trúc phương pháp CASSCF/CASPT2 thực phần mềm MOLCAS@UU 8.0 [1] Hàm sóng cho phương pháp CASPT2 tạo nên từ tính tốn phương pháp CASSCF Khơng gian hoạt động tính tốn CASSCF lựa chọn dựa orbital hoá trị Mn B Cụ thể, không gian hoạt động cluster MnB20/−/+ bao gồm orbital 3d, 4s Mn orbital 2s, 2p B Kết hình thành nên khơng gian hoạt động với 13, 14, 12 electron phân bố 14 orbital Không gian hoạt động với 14 orbital chứng minh phù hợp để nghiên cứu cấu trúc cluster chứa kim loại chuyển tiếp [11] Kết thảo luận 3.1 Đồng phân bền cluster MnB20/−/+ Các cluster MnB20/−/+ có hai đồng phân quan trọng trình bày Hình Các đồng phân hình tam giác với đối xứng C2v ký hiệu tMnB20/−/+, đồng phân hình đường thẳng với đối xứng C∞v ký hiệu lMnB20/−/+ Do phần mềm tính tốn cấu trúc MOLCAS hỗ trợ tính tốn cho nhóm điểm Abel nên nhóm điểm đối xứng C2v sử dụng cho đồng phân hình đường thẳng tính tốn CASSCF/CASPT2 [11] Tạp chí Khoa học số 40 (10-2019) Hình Cấu trúc hình học đồng phân hình tam giác đồng phân hình đường thẳng cluster MnB20/−/+ Năng lượng tương đối đồng phân hình tam giác t-MnB20/−/+ đồng phân hình đường thẳng l-MnB20/−/+ tính phương pháp CASPT2 thể Bảng Kết cho thấy với cluster trung hòa cluster anion, đồng phân hình tam giác có độ bền cao đồng phân hình đường thẳng Cụ thể cluster trung hịa, trạng thái 4B1 đồng phân hình tam giác bền trạng thái 4Σ− đồng phân hình đường thẳng 1,08 eV Kết phù hợp với tính tốn lý thuyết phiếm hàm mật độ, đó, trạng thái quartet đồng phân hình tam giác dự đoán trạng thái cluster MnB2 [7] Đối với cluster anion, trạng thái 5A1 đồng phân hình tam giác có lượng thấp trạng thái 3Σ− đồng phân hình đường thẳng 1,25 eV Đối với cluster cation, đồng phân t-MnB2+ đồng phân lMnB2+ có độ bền tương đương theo lượng tính phương pháp CASPT2 Cụ thể, trạng thái 5B1 đồng phân t-MnB2+ trạng thái 3Σ− đồng phân l-MnB2+ có lượng khác khoảng 0,02 eV Các kết cho thấy cluster trung hòa cluster anion, đồng phân t-MnB2− có độ bền cao đồng phân l-MnB2−; cluster cation, hai đồng phân t-MnB2+ l-MnB2+ có độ bền tương đương Bảng Năng lượng tương đối (NLTĐ) đồng phân hình tam giác đồng phân hình đường thẳng cluster MnB20/−/+ Đồng phân Trạng thái Độ dài liên kết r1; r2 (Å) NLTĐ (eV) t-MnB2 B1 1,978; 1,616 0,00 − l-MnB2 Σ 2,137; 1,591 1,08 t -MnB2− A1 1,994; 1,593 0,00 − l -MnB2− Σ 1,957; 1,644 1,25 t -MnB2+ B1 2,202; 1,596 0,00 − l -MnB2+ Σ 1,985; 1,569 0,02 3.2 Các trạng thái electron cluster MnB2 54 Các thơng số cấu trúc hình học lượng tương đối trạng thái lượng TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP thấp cluster MnB2 tính phương pháp CASPT2 trình bày Bảng Trạng thái cluster MnB2 dự đoán trạng thái 4B1 đồng phân t-MnB2 Trạng thái 4B1 có độ dài liên kết Mn-B B-B 1,978 Å 1,616 Å Hình ảnh orbital phân tử số electron chiếm trạng thái 4B1 trình bày Hình Dựa vào số electron chiếm orbital phân tử, cấu hình electron trạng thái đề xuất 7a128a129a1210a1111a103b124b104b225b211a21 Cấu hình chiếm tỉ lệ 41% cho thấy hàm sóng Tạp chí Khoa học số 40 (10-2019) trạng thái có tính chất đa cấu hình mạnh Trong đó, orbital 7a1 tạo thành chủ yếu từ orbital 2s phối tử B2; orbital liên kết 8a1, 9a1, 3b1, 4b2 tạo thành từ orbital 3d Mn orbital 2p B2; orbital 10a1, 5b2, 1a2 orbital không liên kết tạo thành từ orbital 3d Mn; orbital 11a1, 4b1, 6b2 orbital phản liên kết tạo thành từ orbital 3d Mn với orbital 2p B2 Ngoài ra, orbital 12a1 tạo thành chủ yếu từ orbital 4s Mn, orbital 7b2 2a2 tạo thành chủ yếu từ orbital 2p B2 Bảng Cấu hình electron (NLTĐ), độ dài liên kết, lượng tương đối trạng thái electron có lượng thấp cluster MnB2 Đồng Trạng Độ dài liên NLTĐ Cấu hình electron phân thái kết r1; r2 (Å) (eV) t-MnB2 B1 7a128a129a1210a1111a103b124b104b225b211a21 (41%) 1,978; 1,616 0,00 (C2v) A1 7a128a129a1110a1111a103b124b114b225b211a21 (72%) 2,118; 1,561 0,59 B1 7a128a129a1110a1111a113b124b104b225b211a21 (28%) 2,137; 1,621 0,62 B2 7a128a129a1210a1111a103b124b114b225b201a21 (36%) 1,949; 1,513 1,02 B1 7a128a129a1210a1111a103b124b104b225b211a21 (35%) 1,887; 1,604 1,11 A1 7a128a129a1210a1111a103b124b104b225b201a22 (51%) 1,895; 1,582 1,51 A2 7a128a129a1210a1211a103b124b104b225b201a21 (40%) 1,925; 1,544 1,69 l-MnB2 A2, 4Σ− 8a129a1210a1211a1112a1113a103b124b103b224b201a21 (7%) 2,137; 1,591 1,08 (C2v, C∞v) 6A2, 6Δ 8a129a1210a1211a1112a1113a103b114b113b224b201a21 (7%) 2,186; 1,578 1,19 A2, 2Σ+ 8a129a1210a1211a1112a1113a103b124b103b224b201a21 (9%) 2,010; 1,558 1,56 B1, 6Π 8a129a1210a1111a1112a1113a103b124b103b224b211a21 (42%) 1,901; 1,545 1,61 Các trạng thái kích thích đồng phân hình tam giác MnB2 trình bày Bảng Kết cho thấy trạng thái 6A1 B1 t-MnB2 có lượng tương đối 0,59 0,62 eV Hai trạng thái sextet hình thành từ trạng thái 4B1 cách di chuyển electron từ orbital 9a1 sang orbital 4b1 sang orbital 11a1 Vì orbital 9a1 orbital liên kết Hình Các orbital phân tử số electron chiếm trạng thái 4B1 đồng phân hình tam giác t-MnB2 tạo thành từ orbital 3d Mn với orbital 2p B, orbital 4b1 11a1 orbital phản liên kết nên độ dài liên kết Mn-B tăng từ 1,978 Å trạng thái 4B1 lên 2,118 Å trạng thái 6A1 lên 2,137 Å trạng thái 6B1 Các trạng thái kích thích 4B2, 2B1, A1, 2A2 bền trạng thái 4B1 1,02, 1,11, 1,51, 1,69 eV Hình Các orbital phân tử số electron chiếm trạng thái 4A2 (4Σ−) đồng phân hình đường thẳng l -MnB2 55 Tạp chí Khoa học số 40 (10-2019) TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP Năng lượng tương đối trạng thái electron có lượng thấp đồng phân hình đường thẳng l-MnB2 trình bày Bảng Kết cho thấy trạng thái 4Σ− đồng phân l-MnB2 có lượng cao trạng thái 4B1 đồng phân t-MnB2 1,08 eV Trong nhóm điểm đối xứng C2v, cấu hình electron trạng thái electron 4Σ− đồng phân hình đường thẳng lMnB2 đề xuất 2 1 2 8a1 9a1 10a1 11a1 12a1 13a1 3b1 4b1 3b2 4b2 1a2 Cấu hình electron chiếm 7% tổng số cấu hình có trạng thái quartet theo kết tính phương pháp CASSCF Do tỉ lệ chiếm cấu hình nhỏ, nên tổng số cấu hình có tỉ lệ chiếm nhỏ cịn lại lớn Điều cho thấy hàm sóng trạng thái có tính chất đa cấu hình mạnh Các orbital phân tử trạng thái 4Σ− trình bày Hình Trong đó, 10a1 13a1 orbital σ σ*; 12a1 1a2 orbital δ không liên kết; 3b1 3b2 orbital π liên kết; 4b1 4b2 orbital π* phản liên kết; 11a1 orbital tạo thành từ orbital 4s Mn Các trạng thái kích thích 6Δ, 2Σ+, 6Π có lượng tương đối 1,19; 1,56 1,61 eV so với trạng thái 4B1 đồng phân hình tam giác t-MnB2 3.3 Các trạng thái electron cluster MnB2− Các trạng thái lượng thấp cluster MnB2− tính phương pháp CASPT2 trình bày Bảng Kết cho thấy trạng thái cluster anion trạng thái 5A1 đồng phân t-MnB2− Trong trạng thái quintet này, độ dài liên kết Mn-B B-B 1,994 1,593 Å Cấu hình electron đề xuất cho trạng thái 5A1 7a128a129a1210a1111a10 3b124b114b225b211a21 Các trạng thái kích thích B1, 7A1, 3A2, 3B1, 7B1 25B1 bền trạng thái 5A1 0,38; 0,48; 0,55; 0,77; 0,79 1,02 eV Ngoài ra, trạng thái 3Σ− đồng phân l-MnB2− có lượng cao trạng thái 5A1 đồng phân t-MnB2− 1,25 eV Cấu hình electron đề xuất trạng thái 3Σ− từ tính tốn theo phương pháp CASSCF 8a129a1210a1211a1212a1113a103b124b103b224b201a2 Hai trạng thái 5Π 7Π đồng phân hình đường thẳng l-MnB2− có lượng cao trạng thái 5A1 đồng phân t-MnB2− 1,28 1,43 eV Bảng Cấu hình electron, độ dài liên kết, lượng tương đối (NLTĐ) trạng thái lượng thấp cluster MnB2− Đồng phân t-MnB2− (C2v) l-MnB2− (C2v, C∞v) Trạng thái A1 B1 A1 A2 B1 B1 25B1 A2, 3Σ− B1, 5Π B1, 7Π Cấu hình electron 7a128a129a1210a1111a103b124b114b225b211a21 (51%) 7a128a129a1210a1111a113b124b104b225b211a21 (32%) 7a128a129a1110a1111a113b124b114b225b211a21 (77%) 7a128a129a1210a1111a103b124b104b225b221a21 (47%) 7a128a129a1210a1211a103b124b104b225b211a21 (17%) 7a128a129a1210a1111a113b114b114b225b211a21 (29%) 7a128a129a1210a1111a113b124b104b225b211a21 (18%) 8a129a1210a1211a1212a1113a103b124b103b224b201a21 (19%) 8a129a1210a1211a1112a1113a103b124b103b224b211a21 (19%) 8a129a1210a1111a1112a1113a113b124b103b224b211a21 (24%) 3.4 Các trạng thái electron cluster MnB2+ Kết tính trạng thái lượng thấp cluster MnB2+ trình bày Bảng Kết cho thấy trạng thái 5B1 đồng phân hình tam giác t-MnB2+ trạng thái cluster cation MnB2+ Trạng thái có cấu hình electron 7a128a129a1110a1111a10 3b124b104b225b211a21 Độ dài liên kết Mn-B BB trạng thái 5B1 tính tốn 2,202 1,596 Å Trạng thái 3A2 có lượng cao 56 Độ dài liên kết r1; r2 (Å) 1,994; 1,593 2,103; 1,597 2,189; 1,555 1,911; 1,697 2,041; 1,607 2,229; 1,598 2,185; 1,603 1,957; 1,644 2,075; 1,565 2,106; 1,555 NLTĐ (eV) 0,00 0,38 0,48 0,55 0,77 0,79 1,02 1,25 1,28 1,43 trạng thái 5B1 0,29 eV Trạng thái triplet tạo thành từ trạng thái 5B1 cách chuyển electron từ orbital không liên kết 5b2 sang orbital liên kết 9a1 Quá trình chuyển làm giảm độ dài liên kết Mn-B từ 2,202 Å trạng thái 5B1 xuống 2,008 Å trạng thái 3A2 Ngồi ra, trạng thái 7B1 hình thành từ trạng thái 5B1 cách kích thích electron từ orbital liên kết 3b1 đến orbital phản liên kết 4b1 Do đó, độ dài liên kết TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP Mn-B tăng từ 2,202 Å trạng thái 5B1 lên 2,323 Å trạng thái 7B1 Các trạng thái 5A2, 3B1, 5A1 có lượng tương đối 0,80; 0,83 0,88 eV so với trạng thái 5B1 Ở đồng phân l-MnB2+, kết tính phương pháp CASPT2 cho thấy có vài trạng thái electron gần suy biến với trạng thái 5B1 Tạp chí Khoa học số 40 (10-2019) đồng phân t-MnB2+ Các trạng thái 3Σ−, 5Σ−, Δ đồng phân l-MnB2+ bền trạng thái 5B1 đồng phân t-MnB2+ 0,02, 0,12, 0,29 eV Trạng thái kích thích 7Σ+ đồng phân đồng phân l-MnB2+ bền so với trạng thái 5B1 với giá trị lượng tương đối 1,04 eV Bảng Cấu hình electron, độ dài liên kết, lượng tương đối (NLTĐ) trạng thái lượng thấp cluster MnB2+ Độ dài liên Đồng Trạng NLTTĐ Cấu hình electron kết r1; r2 phân thái (eV) (Å) + 2 1 2 1 t-MnB2 B1 7a1 8a1 9a1 10a1 11a1 3b1 4b1 4b2 5b2 1a2 (42%) 2,202; 1,596 0,00 (C2v) A2 7a128a129a1210a1111a103b124b104b225b201a21 (27%) 2,008; 1,537 0,29 B1 7a128a129a1110a1111a103b114b114b225b211a21 (78%) 2,323; 1,601 0,38 A2 7a128a129a1110a1111a113b124b104b225b201a21 (11%) 2,198; 1,532 0,80 B1 7a128a129a1210a1011a103b124b104b225b211a21 (31%) 1,951; 1,693 0,83 A1 7a128a129a1210a1111a103b114b104b225b211a21 (40%) 2,265; 1,729 0,88 l-MnB2+ A2, 3Σ− 8a129a1210a1211a1012a1113a103b124b103b224b201a21 (8%) 1,985; 1,569 0,02 (C2v, C∞v) 5A2, 5Σ− 8a129a1210a1111a1112a1113a103b124b103b224b201a21 (13%) 2,015; 1,566 0,12 A2, 7Δ 8a129a1210a1111a1112a1113a103b114b113b224b201a21 (20%) 2,071; 1,560 0,29 A1, 7Σ+ 8a129a1210a1111a1112a1113a103b114b103b224b211a21 (18%) 2,042; 1,586 1,04 3.5 Các tính chất lượng cluster MnB2 Năng lượng ion hóa IE (ionization energy) lực electron AE (affinity energy) cluster trung hòa MnB2 tính cơng thức: IE = E(MnB2+) − E(MnB2) (1) EA = E(MnB2) − E(MnB2−) (2) Trong công thức này, E(MnB2), E(MnB2−), E(MnB2+) lượng trạng thái cluster trung hòa, cluster anion, cluster cation từ phép tính CASPT2 [13] Giá trị lượng ion hóa tính cho bước chuyển từ trạng thái 4B1 đến trạng thái 5B1 đồng phân t-MnB20/+ 7,76 eV Trong bước chuyển này, electron tách từ orbital liên kết 9a1 Độ dài liên kết Mn-B tăng từ 1,978 Å lên 2,202 Å Năng lượng ion hóa tính phương pháp CASPT2 (7,76 eV) nhỏ so với lượng tách electron VDE (vertical detachment energy) tính lý thuyết phiếm hàm mật độ (8,03 eV) [7] Kết giải thích tính tốn lượng ion hóa VDE, hình học trạng thái cluster trung hịa tối ưu, cấu trúc hình học cluster cation giữ cố định giống với hình học tối ưu hóa trạng thái cluster trung hòa [7], [13] Giá trị lực electron tính cho bước chuyển từ trạng thái B1 đến trạng thái 5A1 đồng phân hình tam giác t-MnB20/− có giá trị 1,42 eV Trong bước chuyển này, electron thêm vào orbital phản liên kết 4b1 trạng thái 4B1 Kết làm tăng độ dài liên kết Mn-B từ 1,978 lên 1,994 Å bước chuyển từ trạng thái 4B1 sang trạng thái 5B1 Trong nghiên cứu trước đây, giá trị IE AE cluster MnB tính phương pháp CASPT2 6,71 1,67 eV [5] Các kết tính cho thấy thêm nguyên tử B vào cluster MnB tạo thành cluster MnB2 hình tam giác, giá trị lượng ion hóa tăng từ 6,71 eV lên 7,76 eV giá trị lực electron giảm từ 1,67 eV xuống 1,42 eV Do đó, cluster MnB2 hình tam giác có độ bền với tác nhân oxy hóa và tác nhân khử cao cluster MnB Kết luận Hàm sóng trạng thái electron cluster MnB20/−/+ có tính chất đa cấu hình mạnh Dựa vào lượng tương đối tính phương pháp CASPT2, đồng phân hình tam giác bền đồng phân hình đường thẳng eV ứng với cluster MnB2 MnB2− Tuy nhiên, cluster cation, đồng phân hình đường thẳng bền đồng phân hình tam giác khoảng 0,02 eV Trạng thái 57 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP cluster MnB20/−/+ xác định 4B1, A1, 5B1 đồng phân hình tam giác Giá trị lượng ion hóa lực electron cluster trung hòa 7,76 1,42 eV Cluster MnB2 hình tam giác khó bị oxy hóa khó bị khử cluster MnB Cấu hình electron Tạp chí Khoa học số 40 (10-2019) orbital phân tử tính phương pháp CASSCF dùng để giải thích thay đổi cấu trúc hình học bước chuyển electron Lời cảm ơn Nghiên cứu hỗ trợ Trường Đại học Đồng Tháp cho đề tài mã số SPD2018.02.47./ Tài liệu tham khảo [1] Francesco Aquilante, Jochen Autschbach, Rebecca K Carlson, Liviu F Chibotaru, Mickaël G Delcey, Luca De Vico, Ignacio Fdez Galván, Nicolas Ferré, Luis Manuel Frutos, Laura Gagliardi, Marco Garavelli, Angelo Giussani, Chad E Hoyer, Giovanni Li Manni, Hans Lischka, Dongxia Ma, Per Åke Malmqvist, Thomas Müller, Artur Nenov, Massimo Olivucci, Thomas Bondo Pedersen, Daoling Peng, Felix Plasser, Ben Pritchard, Markus Reiher, Ivan Rivalta, Igor Schapiro, Javier Segarra-Martí, Michael Stenrup, Donald G Truhlar, Liviu Ungur, Alessio Valentini, Steven Vancoillie, Valera Veryazov, Victor P Vysotskiy, Oliver Weingart, Felipe Zapata, Roland Lindh (2016), “Molcas 8: New capabilities for multiconfigurational quantum chemical calculations across the periodic table”, Journal of Computational Chemistry, 37 (5), pp 506-541 [2] Nikolai B Balabanov, Kirk A Peterson (2005), “Systematically convergent basis sets for transition metals I All-electron correlation consistent basis sets for the 3d elements Sc–Zn”, Journal of Chemical Physics, 123(6), pp 064107 [3] Q Chen, Y X Zhao, L X Jiang, H F Li, J J Chen, T Zhang, Q Y Liu, S G He (2018), “Thermal activation of methane by vanadium boride cluster cations VBn+(n = 3-6)”, Physical Chemistry Chemical Physics, 20(7), pp 4641-4645 [4] Feng Cui-Ju, M I Bin-Zhou (2016), “Configurations and magnetic properties of Mn–B binary clusters”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, (405), pp 117-121 [5] Huỳnh Bạch Phúc Hậu, Nguyễn Minh Thảo, Phan Trung Cang, Trần Quốc Trị, Trần Văn Tân (2018), “Nghiên cứu trạng thái electron cluster MnB0/−/+ phương pháp tính đa cấu hình CASSCF/CASPT2”, Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp, (số 30), tr 95-101 [6] Tian Jian, Wan-Lu Li, Ivan A Popov, Gary V Lopez, Xin Chen, Alexander I Boldyrev, Jun Li, Lai-Sheng Wang (2016), “Manganese-centered tubular boron cluster - MnB16−: A new class of transition-metal molecules”, Journal of Chemical Physics, 144(15), pp 154310 [7] Xia Liu, Gao-feng Zhao, Ling-ju Guo, Qun Jing, You-hua Luo (2007), “Structural, electronic, and magnetic properties of MBn (M= Cr, Mn, Fe, Co, Ni, n≤7) clusters”, Physical Review A, 75(6), pp 063201 [8] Ivan A Popov, Tian Jian, Gary V Lopez, Alexander I Boldyrev, Lai-Sheng Wang (2015), “Cobalt-centred boron molecular drums with the highest coordination number in the CoB16− cluster”, Nature Communications, (6), pp 8654 [9] Constantin Romanescu, Timur R Galeev, Alina P Sergeeva, Wei-Li Li, Lai-Sheng Wang, Alexander I Boldyrev (2012), “Experimental and computational evidence of octa- and nonacoordinated planar iron-doped boron clusters: Fe©B8− and Fe©B9−”, Journal of Organometallic Chemistry, (721-722), pp 148-154 [10] Van Tan Tran, Marc F A Hendrickx (2014), “Molecular and electronic structures of the NbC2−/0 clusters through the assignment of the anion photoelectron spectra by quantum chemical calculations”, Chemical Physics Letters, (609), pp 98-103 [11] Van Tan Tran, Christophe Iftner, Marc F A Hendrickx (2013), “Quantum chemical study of the electronic structures of MnC2−/0 clusters and interpretation of the anion photoelectron spectra”, Chemical Physics Letters, (575) 58 Tạp chí Khoa học số 40 (10-2019) TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP [12] Demeter Tzeli, Aristides Mavridis (2008), “Electronic structure and bonding of the 3d transition metal borides, MB, M=Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu through all electron ab initio calculations”, Journal of Chemical Physics, 128(3), pp 034309 [13] Alejandro Varas, F Aguilera-Granja, José Rogan, Miguel Kiwi (2015), “Structural, electronic, and magnetic properties of FexCoyNiz (x+ y+ z= 13) clusters: A density-functional-theory study”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, (394), pp 325-334 [14] David E Woon, Thom H Dunning Jr (1993), “Gaussian basis sets for use in correlated molecular calculations III The atoms aluminum through argon”, Journal of Chemical Physics, 98(2), pp 1358-1371 [15] Chunhong Xu, Kuo Bao, Shuailing Ma, Yanbin Ma, Shuli Wei, Ziji Shao, Xuehui Xiao, Xiaokang Feng, Tian Cui (2017), “A first-principles investigation of a new hard multi-layered MnB2 structure”, RSC Advances, 7(17), pp 10559-10563 A CASSCF/CASPT2 INVESTIGATION ON THE ELECTRONIC STATES OF MnB20/−/+ CLUSTERS Summary This study investigated the geometrical and electronic structures of MnB20/−/+ clusters with the multiconfigurational CASSCF/CASPT2 method The leading configuration, structural parameters, and relative energies of the low-lying states of the studied clusters are reported The results indicated that the wave functions of low-lying states show a strong multi-reference property The triangle isomer is predicted to be more stable than the linear one in both neutral and anionic clusters Meanwhile, in cationic clusters the triangle and linear isomers have almost the same stability The calculated ionization energy and electron affinity of the neutral ground state are 7.76 and 1.42 eV, respectively By adding one B atom to MnB cluster, the obtained triangular-MnB2 cluster has higher stability than that of MnB cluster in anti-oxidation and anti-reduction Keywords: MnB20/−/+ clusters, CASSCF/CASPT2 method, ionization energy, electron affinity, electronic states Ngày nhận bài: 25/5/2019; Ngày nhận lại: 19/8/2019; Ngày duyệt đăng: 05/9/2019 59 ... phù hợp để nghiên cứu cấu trúc cluster chứa kim loại chuyển tiếp [11] Kết thảo luận 3.1 Đồng phân bền cluster MnB20/−/+ Các cluster MnB20/−/+ có hai đồng phân quan trọng trình bày Hình Các đồng. .. với tác nhân oxy hóa và tác nhân khử cao cluster MnB Kết luận Hàm sóng trạng thái electron cluster MnB20/−/+ có tính chất đa cấu hình mạnh Dựa vào lượng tương đối tính phương pháp CASPT2, đồng. .. cho thấy có vài trạng thái electron gần suy biến với trạng thái 5B1 Tạp chí Khoa học số 40 (10-2019) đồng phân t-MnB2+ Các trạng thái 3Σ−, 5Σ−, Δ đồng phân l-MnB2+ bền trạng thái 5B1 đồng phân