Nghiên cứu mô phỏng động lực phân tử một số cấu trúc nano xốp từ các cụm nguyên tử zns

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HÓA TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC TRỊNH THỊ BÌNH NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC PHÂN TỬ MỘT SỐ CẤU TRÚC NANO XỐP TỪ CÁC CỤM NGUYÊN TỬ ZnS LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ THANH HÓA – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HÓA TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC TRỊNH THỊ BÌNH NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG ĐỘNG LỰC PHÂN TỬ MỘT SỐ CẤU TRÚC NANO XỐP TỪ CÁC CỤM NGUYÊN TỬ ZnS LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết vật lý toán Mã số: 8440103 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Thảo THANH HÓA - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn “Nghiên cứu mô động lực phân tử số cấu trúc nano xốp từ cụm ngun tử ZnS” cơng trình nghiên cứu riêng Các kết số liệu trình bày luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Thanh Hóa, ngày 20 tháng năm 2021 Ngƣời cam đoan Trịnh Thị Bình i LỜI CẢM ƠN Đề tài “Nghiên cứu mô động lực phân tử số cấu trúc nano xốp từ cụm nguyên tử ZnS” n i dung ch n đ nghiên cứu làm luận văn th c s sau hai năm theo h c chư ng trình cao h c chuyên ngành Vật l l thuyết Vật l toán t i trư ng Đ i h c H ng Đức Đ hồn thành q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn này, l i tơi xin tỏ lòng cảm n sâu sắc tới ngư i Cô - TS Nguyễn Thị Thảo, B môn Vật l , khoa KHTN, Trư ng Đ i h c H ng Đức Trong trình thực luận văn, đ nhận hướng d n tận tình Cơ, Cơ đ đ ng viên, kh ch lệ vượt qua kh khăn công việc, c ng đ t vấn đề nghiên cứu c t nh th i cao t o hứng kh i nghiên cứu đ theo đu i đề tài luận văn Nhân đây, c ng xin cảm n Phòng Quản l Đào t o Sau đ i h c, BCN Khoa KHTN, B môn Vật l Trư ng Đ i h c H ng Đức anh chị công tác t i trư ng THPT Nông Cống đ t o điều kiện, th i gian đ ng g p nh ng kiến qu báu cho tơi suốt q trình nghiên cứu Cuối cùng, xin cảm n nh ng ngư i thân, b n bè đ bên tôi, đ ng viên tơi hồn thành kh a h c luận văn Trân tr ng cảm n! Thanh Hóa, ngày 20 tháng năm 2021 Tác giả Trịnh Thị Bình ii MỤC LỤC Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng nghiên cứu Phư ng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa h c thực tiễn luận văn Kết cấu luận văn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU 1.1 T ng quan chất bán d n 1.1.1 Khái niệm chất bán d n 1.1.2 Vùng lượng chất bán d n 1.1.3 Bán d n pha t p 1.1.4 Vật liệu bán d n ZnS 13 1.1.4.1 Cấu trúc 14 1.1.4.2.Ứng dụng 14 1.2 T ng quan vật liệu nano xốp 15 1.2.1 Cấu trúc nano bán d n thấp chiều 17 1.2.2 Cấu trúc nano xốp 17 1.2.2.1 Zeolite – nano xốp vô c 21 1.2.2.2 Khung kim lo i h u c 22 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 26 2.1 Phư ng trình đ c lập với th i gian 26 2.2 Gần Born-Oppenheimer 27 2.3 Lý thuyết hàm mật đ DFT 28 2.3.1 Các Định lý Hưhenberg-Kohn 29 2.3.2 Phư ng trình Kohn-Sham 30 2.3.3 Phư ng trình kỷ 31 2.3.4 Trư ng tự thích SCF 32 iii 2.4 Phư ng pháp SCC (sefl consistent charge density 34 functional based tight-binding method ) 2.4.1 M u tight-binding (TB) 34 2.4.2 Phư ng pháp SCC – DFTB 35 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC NANO TRÊN NỀN 42 VẬT LIỆU ZnS 3.1 Mơ hình hóa cấu trúc từ lên 42 3.1.1 Phư ng pháp chế t o từ lên 42 3.1.2 Nguyên tắc thiết kế pha đa hình 44 3.2 Các kết tư ng tác thảo luận 45 3.2.1 Năng lượng liên kết, đ bền v ng pha đa hình 45 3.2.2 Cấu trúc vùng điện tử 56 3.2.3 Các thông số cấu trúc 58 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT KH&CN: Khoa h c công nghệ HK: Hohenberg-Kohn KS: Kohn-Sham CMS: Khoa h c vật liệu t nh toán (computational materials science) 0D: Không chiều (0 dimension) 1D: M t chiều (1 dimention) 2D: Hai chiều (2 dimension) 3D: Ba chiều (3 dimension) DFT: Phư ng pháp l thuyết phiếm hàm mật đ (Density Functional Theory) DFTB: Phư ng pháp l thuyết phiếm hàm mật đ kết hợp với gần liên kết ch t (Density Functional based Tight-Binding) SCC-DFTB: Phư ng pháp l thuyết phiếm hàm mật đ kết hợp gần liên kết ch t tự tư ng th ch điện (Self Consistent Charge Density Functional based Tight-Binding SCF: Trư ng tự tư ng th ch (the self- consistent field) LDA: Gần mật đ địa phư ng (Local Density Approximation) GGA: Gần gradient suy r ng (Gradient Generalized Approximation) GEA: Gần khai tri n gradient (Gradient Expansion Approximation) QD: Chấm lượng tử (quantum dot) FCC: Lập phư ng tâm diện (face-centered cubic) VLS : Pha khí-lỏng-rắn (vapor-liquid-solid) TB: Tight-binding HOMO: Tr ng thái phân tử lấp đầy cao (Hightest Occupied Molecular Orbital) v LUMO: Tr ng thái phân tử không lấp đầy thấp nhất(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) MOF: Khung kim lo i h u c (Metal Organic Framewwork) vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Công nghệ chế t o bán d n qua giai đo n[12] Hình 1.2 Nh ng thành tựu công nghệ chế t o bán d n[24] Hình 1.3 Thang phân lo i vật liệu theo đ d n điện[22] Hình 1.4 Cấu trúc vùng lượng chất bán d n Hình 1.5 Chất bán d n lo i p 10 Hình 1.6 Chất bán d n lo i n 10 Hình 1.7 Dịng điện chất bán d n[5] 12 Hình 1.8 Cấu trúc tinh th ZnS 14 Hính 1.9 Cấu trúc thấp chiều có giam hãm theo m t chiều[2] 17 Hình 1.10 Mật đ tr ng thái lượng cấu trúc khối cấu trúc 18 thấp chiều có giam hãm theo m t chiều[4] Hình 1.11 M t vài cấu trúc Zeolite[26] 22 Hình 1.12 M t vài cấu trúc MOF[7] 23 Hình 1.13 Các ứng dụng tiềm MOF[7] 24 Hình 2.1 S đ tự giải tư ng th ch phư ng trình Schrodinger 33 Hình 3.1 Các cấu trúc đ h i phục, từ trái sang phải Zn9S9, 45 Zn12S12; Zn16S16 Hình 3.2 Cấu trúc pha đa hình CAN[5] 47 Hình 3.3 Hình thành pha đa hình FAU[4] 48 Hình 3.4 Hình thành pha đa hình Zn16S16 – cub[4] 49 Hình 3.5 Hình thành pha đa hình SAT[4] 49 Hình 3.6 Hình ảnh mơ m t cắt ô m ng CAN vật liệu 50 ZnS Hình 3.7 Hình ảnh mơ m t cắt ô m ng FAU vật liệu 51 ZnS Hình 3.8 Hình ảnh mơ m t cắt ô m ng Zn16S16 vật liệu ZnS vii 51 Hình 3.9 Hình ảnh mơ m t cắt ô m ng SAT vật liệu 52 ZnS Hình 3.10 Sự phụ thu c lượng liên kết riêng tuyệt 54 th tích tỉ đối Hình 3.11 Sự phụ thu c lượng liên kết riêng tư ng 55 th tích tỉ đối Hình 3.12 Từ trái sang phải, từ xuống cấu trúc vùng CAN, FAU, Zn16S16, SAT viii 57 Cuối pha đa hình SAT c ng t o từ cụm xây dựng c g m g m hai m ch (6-MR) sáu m ch (4-MR) đ t o đa hình CAN, điều khác biệt cách cho cụm thành tố c kết hợp với SAT t o b i liên kết kép mạch (6-MR) sáu liên kết chặt mạch (4-MR) (xem hình 3.5) Đây pha đa hình số bốn cấu trúc c đối xứng triclinic, nh m đối xứng IT148( khác biệt so với đa hình đ tìm thấy) c ng pha đa hình c đ r ng vùng cấm nhỏ số bốn cấu trúc chúng tơi nghiên cứu đề xuất Hình 3.5: Hình thành pha đa hình SAT [4] Dựa nguyên tắc thiết kế pha đa hình từ cụm thành tố xây dựng c đ nghiên cứu đưa b i nh m nghiên cứu mà đ đề cập phần trước Ở tiếp tục tìm hi u nghiên cứu đ mơ mơ hình h a pha đa hình vật liệu (ZnS)k - với k = 9, 12, 16 (Hình 3.1) đ từ đ chúng tơi khảo sát đ c t nh vật l quan tr ng, l có nghĩa lớn ứng dụng 49 Hình 3.6: Hình nh mơ mặt cắt mạng CAN n n vật liệu ZnS Hình 3.6 hình ảnh mơ pha đa hình CAN- m t cắt m t m ng, hình thành từ cụm nguyên tử Zn 9S9 (Hình 3.2) bao g m hai m ch (6-MR) sáu m ch (4-MR) thông qua hai liên kết ch t m t sáu c nh (theo trục z) sáu liên kết ch t m ch (4-MR).Với quy ước liên kết ch t liên kết gi a cụm thành tố c chia sẻ chung m t m ch vòng liên kết Khi t o thành pha tinh th , khác biệt lớn cụm Zn9S9 so với đứng đ c lập phối vị n bậc bốn cho tất nguyên tử, mà không c co cụm l i vào lòng liên kết h a trị n đ b o hịa theo tất m i hướng 50 Hình 3.7: Hình nh mơ mặt cắt mạng FAU n n vật liệu ZnS Đối với pha đa hình FAU (hình 3.7), l i cụm thành tố xây dựng c Zn12S12 (xem hình 3.1b) bao g m tám m ch vòng g m sáu nguyên tử(g i tắt 6-MR) sáu m ch vòng g m bốn nguyên tử (g i tắt 4-MR) thông qua bốn liên kết kép m ch (6-MR) Với quy ước liên kết kép gi a thành tố xây dựng c liên kết thơng qua hai m ch vịng liên kết c vị tr nguyên tử không ch ng lên mà t o thành cầu liên kết) Hình 3.8: Hình nh mô mặt cắt ô mạng Zn16S16-cub n n vật liệu ZnS 51 Hình ảnh mơ pha đa hình Zn 16S16-cub (Hình 3.8) Pha đa hình tinh th Zn16O16-cub t o từ cụm c Zn16S16 g m mư i hai m ch (6-MR) sáu m ch vòng (4-MR) Các cụm thành tố c liên kết với thông qua sáu liên kết kép m ch (4-MR) Hình 3.9: Hình nh mơ mặt cắt mạng SAT n n vật liệu ZnS Đối với pha đa hình SAT (Hình 3.9), c ng hình thành từ cụm nguyên tử Zn9S9 (Hình 3.2) pha đa hình CAN thơng qua m t liên kết kép m ch (6-MR) sáu liên kết ch t m ch (4-MR) (xem hình 3.5) Như rõ ràng c th thấy so với pha đa hình CAN liên kết gi a cụm Zn9S9 SAT t h n, ch t chẽ h n (vì thơng qua cầu liên kết khơng phải liên kết ch t hồn tồn CAN) điều c th thấy rõ h n đ thị lượng liên kết riêng phần t nh tốn chi tiết (Hình 3.10) đ CAN cấu trúc c lượng liên kết riêng cao (về đ lớn, âm giá trị).Vì cách thức liên kết gi a cụm nguyên tử Zn9S9 khác cho m i pha tinh th nên d n đến số m ng pha tinh th xốp SAT hoàn toàn khác với 52 pha tinh th CAN Như ta thấy từ cụm thành tố c (ZnS)k - với k = 9, 12, 16,với phư ng pháp tiếp cận từ lên, việc thay đ i cách thức liên kết chúng tơi thu pha đa hình khác Phần tiến hành t nh tốn chi tiết m t vài thơng số cho pha đa hình đ khảo sát đ c t nh n i bật chúng 3.2.Các kết tính tốn thảo luận Phư ng pháp t nh tốn chúng tơi thực theo l thuyết phiếm hàm mật đ kết hợp liên kết ch t (DFTB) trình bày chi tiết tài liệu [25] Phư ng pháp tính tốn dựa việc khai tri n hàm t ng lượng Kohn – Sham đến bậc hai, có liên quan đến điện t ch tham chiếu xác định mật đ từ h a Ở t nh tốn DFTB, chúng tơi sử dụng g i phần mềm đ chia sẻ miễn ph [25] với việc tham số h a dựa GGAPBE – phiếm hàm lượng trao đ i - tư ng quan Trong đ đ thiết lập tr ng thái cân bằng, cấu trúc nghiên cứu giả thiết phải thỏa m n tất tiêu chuẩn sau: lực nguyên tử t n dư m i ion không lớn h n 5.10-3eV/A0, sai khác lượng c ng không lớn h n 10-3eV, ứng suất t n dư nhỏ h n 0.05Gpa, dịch chuy n ion cho bước không lớn h n 10-3Ao Tiếp đến cấu trúc nghiên cứu lấy m u đ vùng Brillouin theo s đ Monkhorst-Pack với số mắt lưới m k cao, không thấp h n 9x9x9 3.2.1 Năng lƣợng liên kết, đ bền vững pha đa h nh Đ đánh giá đ bền v ng bốn pha đa hình CAN, FAU, Zn16S16cub, SATđ thiết kế trên, việc t nh lượng liên kết riêng - tỷ số gi a lượng liên kết toàn cấu trúc chia cho đầu m i nguyên tử phụ thu c vào th t ch tỷ đối B i bốn pha đa hình c khác số lượng nguyên tử k ch thước nên đ so sánh đ bền v ng cấu trúc đ sử dụng lượng liên kết riêng th t ch tỷ đối Các kết t nh tốn chúng tơi trình bày hình 3.10, 53 đ đư ng liền nét n i suy từ phư ng trình tr ng thái Birch- Năng lượng liên kết riêng nguyên tử eV Murnaghan bậc ba [6], [9] 93.60 SAT 93.65 FAU 93.70 CAN 93.75 Zn16S16 93.80 93.85 93.90 93.95 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 V Vcân Hình 3.1 : Sự phụ thuộc lượng liên kết riêng tuyệt thể t ch tỷ đối Kết hình 3.10 cho thấy cấu trúc bền v ng cấu trúc CAN, tiếp sau đ SAT, Zn16S16 r i cuối FAU Kết hoàn toàn c th giải th ch m t cách hợp l B i tất cấu trúc trên, CAN cấu trúc c liên kết gi a cụm thành tố xây dựng c Zn9S9 nhiều ch t (thông qua liên kết ch t 6-MR liên kết ch t 4-MR) Tiếp đến cấu trúc SAT c ng c liên kết gi a cụm Zn9S9 c liên kết kép, cụ th : liên kết kép 6-MR liên kết ch t 4-MR Với cấu trúc FAU t o thành từ thành tố xây dựng c thông qua liên kết kép 6-MR nên 54 bền v ng h n cấu trúc Zn16S16 t o thành b i liên kết kép 4MR Trên c s n i suy từ phư ng trình tr ng thái Birch- Murnaghan bậc ba đ làm khớp bậc ba phi tuyến (Hình 3.10), chúng tơi c th rút m t số kết luận đ bền v ng cấu trúc nano xốp Đúng dự kiến chúng tôi, cấu trúc nano hốc r ng CAN, SAT, FAU, Zn 16S16 mà đề xuất đứng v ng hệ cấu trúc tuần, không bị sụp đ m t cấu trúc Kết m t lần n a khẳng định khả Năng lượng liên kết riêng nguyên tử eV cao t n t i pha nano xốp mật đ thấp SAT 0.15 FAU CAN 0.10 Zn16S16 0.05 0.00 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 V Vcân Hình 3.11: Sự phụ thuộc lượng liên kết riêng tư ng thể t ch tỷ đối Đ đánh giá khả nén gi n pha đa hình nano xốp mà đ thiết kế Ở chúng tơi tiếp tục tính phụ thu c lượng liên kết riêng tư ng đối vào th t ch tỷ đối Kết Hình 3.11 cho thấy có bất đối xứng gi a hai nhánh parabol đư ng cong tất cấu trúc mà đ đề xuất, thiết kế Cụ th ta thấy nhánh bên phải (phần V/Vcân bằng> 1) thấp h n nhánh bên trái, tức xét g c đ định t nh việc kéo d n cấu trúc dễ dàng (về m t lượng) h n so với việc t o ứng suất nén tất cấu trúc khảo sát 55 3.2.2 Cấu trúc vùng điện tử Trong cơng trình vật l gần [4]; [11] phần lớn cấu trúc điện tử cấu trúc vùng lượng t nh bẳng l thuyết phiếm hàm mật đ DFT L thuyết DFT khơng phải mơ hình, mà đ m t l thuyết vi mô xây dựng tảng nguyên l ban đầu c h c lượng tử, từ đ xem xét toán tư ng tác điện tử với điện tử thông qua việc đưa khái niệm phiếm hàm tư ng quan, phiếm hàm hàm mật đ điện tử t ng c ng m t hệ Kết t nh toán theo l thuyết phiếm hàm mật đ DFT cho kết cấu trúc vùng lượng hầu hết trư ng hợp phù phù hợp với kết đo thực nghiệm, chẳng h n g c phân giải quang ph phát x Đ biết liệu cấu trúc nano xốp hốc r ng nghiên cứu xem xét, t ng hợp c s h u đ c t nh l không, khảo sát cấu trúc điện tử cấu trúc Từ kết nghiên cứu thu hiệu ứng t nh đa hình lên cấu trúc vùng lượng điện tử, tức m i pha đa hình khác c cấu trúc vùng lượng khác nhau, khác biệt th hình 3.12 56 Hình 3.12: Từ trái sang ph i từ xuống cấu trúc vùng CAN FAU, Zn16S16 , SAT Kết t nh toán DFTB+ thu đ r ng vùng pha đa hình 57 dao đ ng khoảng 2.616 – 3.292eV, lớn pha đa hình CAN, nhỏ pha đa hình SAT.Và pha đa hình mà chúng tơi đề xuất nghiên cứu thu c vật liệu bán d n c vùng cấm r ng thẳng Nhìn chung, kết nghiên cứu cấu trúc điện tử xác nhận m t thực tế, đ cấu trúc nano xốp hốc r ng nh y với đ r ng vùng cấm Kết c nghĩa cho m t số ứng dụng quan tr ng, c s cho phép c m t vi điều chỉnh đ r ng vùng cấm cho vật liệu mật đ thấp Như nghiên cứu pha nano xốp hốc r ng vật liệu ZnS cung cấp thêm m t dải t nh chất c ng ứng dụng r ng h n cho vật liệu ZnS cho thiết bị chức tiềm 3.2.3 Các thông số cấu trúc Đ khảo sát đ c t nh đ c trưng cấu trúc c ng t nh r ng tất cấu trúc mà đ thiết kế ph a trên, phần thực t nh thông số đ c trưng cho cấu trúc r ng xốp đ Kết thu Bảng 3.1 58 B ng 3.1: B ng tổng hợp thông số đặc trưng tất c pha nano xốp ZnS Cấu trúc CAN FAU Zn16S16 SAT Mật đ khối lượng (gcm-3) 4,527 3,179 3,384 4,174 Th tích riêng V/at (Å3/at) 14,25 20,21 19,54 15,92 Mật đ h t (1023cm-3) 12,45 48,24 32,14 72,41 Số phối vị trung bình 4 4 Hex Cub Cub Triclinic 12 48 32 24 9,31-3,96 13,36 10,33 9,78 Đ dài kiên kết trung bình (Å) 2,037 2,04 2,074 2,036 Góc liên kết trung bình Zn-S-Zn 118,3 110,4 109,2 109,3 Góc liên kết trung bình S-Zn-S 118,1 110,2 103,5 109,3 Đ r ng vùng cấm (eV) 3,292 3,000 3,066 2,616 Diện tích bề m t tiếp cận (Å2) 113,8 533,57 397,07 255,47 Th tích r ng (Å3) 83,82 865,97 561,01 222,71 Cấu trúc tinh th Số nguyên tử ô đ n vị Hằng số m ng (a-c) (Å) Kết th Bảng 3.1 cho thấy tất pha đa hình - cấu trúc tinh th tuần hồn ba chiều vô h n lắp ghép từ cụm nguyên tử (ZnS)k (k = 9, 12, 16) c số phối vị bậc bốn cho tất cấu trúc thiết kế, tức m i nguyên tử Zn(S) c bốn nguyên tử S(Zn) gần đ hình thành m t liên kết d ng lai h a sp3 tất pha Kết c nghĩa quan tr ng, d n đến pha đa hình mà đề xuất – thiết 59 kế v n gi l i t nh chất quan tr ng vật liệu ZnS khối như: chất bán d n c bandgap trực tiếp, c áp điện đ c t nh suốt quang h c với ánh sáng nhìn thấy Kết Bảng 3.1 cho thấy m i m t cấu trúc – hay tùy thu c vào cách liên kết gi a cụm (ZnS)k (k = 9, 12, 16) cho ta cấu trúc c đ c t nh hoàn toàn khác nhau, không trùng l p Điều th kết th t ch riêng, mật đ khối lượng, mật đ h t, số m ng, g c liên kết trung bình, đ dài liên kết trung bình đ r ng vùng cấm cấu trúc nano hốc r ng hoàn toàn khác Kết đưa đến kết luận: m i cấu trúc nano hốc r ng có đ c t nh c , quang hoàn toàn khác Ở chúng tơi cịn tiến hành tính tốn chi tiết đ c t nh r ng, xốp cấu trúc nano hốc r ng mật đ thấp thông qua đ i lượng th t ch l r ng, diện t ch bề m t riêng hốc r ng cấu trúc đ tối ưu h a lượng hay đ h i phục m t ô đ n vị hay ô c s pha, kết cho phép đánh giá mức đ xốp pha đa hình nano xốp mà chúng tơi đề xuất nghiên cứu thiết kế Chú ý thêm kết đ thị hình 3.11, chúng tơi c th đưa đến kết luận: cấu trúc nano xốp mà thiết kế c th t n t i bền v ng thực tế Vì thế, pha nano hốc r ng t ng hợp m t nh ng ứng cử viên cấu trúc hứa hẹn đ thay vật liệu đắt tiền, giòn, dễ g y vỡ, t t nh đàn h i Do cấu trúc mà đề xuất nghiên cứu cấu trúc nano mật đ thấp nên s h u t nh xốp cấu trúc l ng r ng, sản xuất tìm thấy nhiều ứng dụng cho việc chứa đựng, l c, tức cho qua hay ngăn cản, gi l i bên lòng n nguyên tử, phân tử c k ch thước tư ng ứng với hốc r ng hay khe xốp, xu hướng ứng dụng nhiều lĩnh vực xúc tác, l c công nghệ l c dầu 60 KẾT LUẬN Trong luận văn này, dựa mơ hình h a mô phỏng, cụ th sử dụng phư ng pháp tiếp cận mô chế t o vật liệu nano từ lên( top down), đ thiết kế, dự đoán phư ng diện l thuyết đa hình nano hốc r ng vật liệu ZnS - mà cụ th từ cụm Zn9S9, Zn12S12, Zn16S16 với t nh đối xứng cao Từ đ nghiên cứu đ c trưng vật l l chúng, nghiên cứu đ đ t nh ng kết ch nh sau đây: Đ thiết kế cấu trúc nano hốc r ng CAN, FAU, SAT, Zn16S16-cub từ cụm nguyên tử (ZnS)k với k = 9, 12, 16 Chúng tơi nghiên cứu, tính tốn m t số thơng số đ c trưng n định pha, cấu trúc vùng lượng, đ r ng vùng cấm theo pha đa hình nano hốc r ng Các kết thu hoàn toàn c th giải th ch đưa xu n định tốt cho cấu trúc nghiên cứu Ngồi chúng tơi cịn t nh thông số đ c trưng cho cấu trúc nano xốp như: diện t ch bề m t, th t ch r ng, mật đ khối lượng … Các kết nghiên cứu mà thu c nghĩa d n dắt việc chế t o vật liệu nano xốp thực nghiệm thơng qua dự đốn trước đ c t nh cấu trúc n cách thay đ i tham số cấu trúc đ c đ c t nh “may đo” cho ứng dụng thực tế 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Thị Hoa (2012) Tính chất quang ZnS pha tạp Luận văn Th c sĩ Vật l , Trư ng Đ i h c Khoa h c Tự nhiên, ĐHQG Hà N i [2] Phùng H , Phan Quốc Phơ, Giáo trình vật liệu bán dẫn, NXB KH&KT, 2008 [3] Lê Thị H ng Liên, (2015) Nghiên cứu mô động lực phân tử cấu trúc vật liệu nano bán dẫn thấp chiều Luận án Tiến sĩ Vật l , Trư ng Đ i h c Bách Khoa Hà N i [4] Nguyễn Thị Thảo, 2017 “ Nghiên cứu mơ hình hóa mơ cấu trúc nano xốp ZnO” Luận án Tiến sĩ Vật l , Trư ng Đ i h c Bách Khoa Hà N i [5] Nguyễn Huyền Tụng (2008), Giáo trìnhCơ học lượng tử , NXB Khoa h c K thuật TIẾNG ANH [6] Albert Francis Birch (1947) Finite Elastic Strain of Cubic Crystals Physical Review 71 [7].C Dey, Kundu et al, (2014), “Crystalline metal-organic frameworks (MOFs): synthesis, structure and function”, Acta Cryst B70, 3-10 [8] C L Fu and K M Ho (1983),“First-principles calculation of the equilibrium ground-state properties of transition metals: Applications to Nb and Mo”, Phys Rev B 28, 5480 [9] Francis Dominic Murnaghan(1944), The Compressibility of Media under Extreme Pressures, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 30 [10] J Bauer, A Schroer, R Schwaiger and O Kraft, (2016),Approaching theoretical strength in glassy carbon nanolattices, Nature Materials [11] Kang, Joon Sang; Li, Man; Wu, Huan; Nguyen, Huuduy; Hu, Yongjie (2018) “Experimental observation of high thermal conductivity in boron arsenide” Science: eaat5522 doi:10.1126/science.aat5522 62 [12].L L Sohn(1998), “Quantum Leap for Electronics”,Nature 394, 131, [13] M Elstner, D Porezag, G Jungnickel, J Elsner, M Haugk, Th Frauenheim, S Suha, G Seifert (1998),“Self-consistent-charge densityfunctional tight-binding method for simulations of complex materials properties”,Phys Rev B 58 (11), 7260 [14].P.Hohenberg, W.Kohn (1964),“Inhomogeneous Electron Gas”,Phys Rev 136, B864 [15].Vijaykumar Marakatti (2013) Mesoporous materials PPISR, Bangalore [16] Yongliang Yong, Bin Song and Pimo He (2011),“Growth Pattern and Electronic Properties of Cluster-Assembled Material Based on Zn12O12: A Density-Functional Study”,J Phys 115, 14, 6455–6461 [17] Ye Tian et al (2016),“Lattice engineering through nanoparticle–DNA frameworks”,Nat Mater 15, 654–661 [18] W Kohn and L J Sham (1965),“Self-consistent equations including exchange and correlation effects”,Phys Rev 140(4A), A1133-A1138 INTERNET [19].G c kiến thức bán d n- semiconductor- webside Công ty Sao Đỏ [redstarvietnam.com/goc-kien-thuc-ve-ban-dan-semiconductor.html [20] Oficial web-site of the Density Functional based Tight Binding (DFTB) community [https://www.dftb.org] [21].https://hoa.ued.udn.vn/nghien-cuu-khoa-hoc/vat-lieu-nano/tong-quan-vevat-lieu-nano-va-ung-dung-5.html] [22] https://en.wikipedia.org/wiki/Top-down_and_bottom-up_design [23] https://en.wikipedia.org/wiki/Nanoporous_materials [24] https://vi.wikipedia.org/wiki/K%E1%BA%BDm_sunfua [25].http://www.dftb-plus.info] [26].From Wikipedia, the free [https://en.wikipedia.org/wiki/Zeolite] 63 encyclopedia–Zeoliten