SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TÍNH TỐN BÁO CÁO TỔNG KẾT (Bản tóm tắt) TƯƠNG TÁC CỦA GRAPHENE NANORIBBON (GNR) VỚI CÁC TÁC NHÂN HĨA HỌC TRONG KHƠNG KHÍ Cơ quan chủ trì: Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn Chủ nhiệm đề tài: Trương Nguyện Thành TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2017 SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TÍNH TỐN BÁO CÁO TỔNG KẾT (Bản tóm tắt) TƯƠNG TÁC CỦA DÂY GRAPHENE NANORIBBON VỚI CÁC TÁC NHÂN HĨA HỌC TRONG KHƠNG KHÍ Viện Trưởng Đơn vị thực hiện: PTN KH phân tử VL Nano Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Kỳ Phùng Trương Nguyện Thành TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2017 I THƠNG TIN CHUNG Tên đề tài: Tương tác graphene nanoribbon (gnr) với tác nhân hóa học khơng khí Chủ nhiệm đề tài: Trương Nguyện Thành Cơ quan chủ trì: Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn Thời gian thực hiện: 12 Tháng Kinh phí duyệt: 570.000.000 VNĐ II NỘI DUNG BÁO CÁO TỔNG KẾT Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu đề tài đưa nhìn tổng qt vềcác yếu tố ảnh hưởng đến tính chất vật lý graphene vật liệu đặt môi trường với diện tác nhân hóa học nhiệt độ - Cụ thể hơn, phạm vi cơng trình này, chúng tơi tập trung nghiên cứu tương tác graphene với nước, tác nhân diện phổ biến khơng khí Từ đó, có nhìn tồn diện q trình hấp phụ hóa học nước graphene phản ứng xảy sau Như vậy, nghiên cứu tập trung vào hai bước; thứ nhất, xác định trạng thái dừng (các cực tiểu trạng thái chuyển tiếp) hướng phản ứng xảy trình hấp phụ thứ hai, chuyển hóa sản phẩm q trình hấp phụ Điểm mấu chốt cơng trình tìm hiểu xem tính chất điện tử graphene oxit thu từ trình hấp phụ thay đổi nào, so với cấu trúc graphene ban đầu Nội dung phương pháp nghiên cứu Trong công trình này, lí thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) sử dụng để thực tính tốn lượng tử Trong cơng trình trước chúng tơi, kết tính tốn cho thấy phương pháp DFT cho giá trị nhiễu spin thấp nhiều so với tính tốn dựa phương pháp HF hay MP2 Tuy nhiên, hội tụ hàm sóng SCF trạng thái spin cao gặp khó khăn band gap ứng với orbital chưa điền đầy (orbital biên) nhỏ kích cỡ graphene lớn Vấn đề thường gặp nghiên cứu cluster kim loại chuyển tiếp Hiện nay, có số cơng cụ phần mềm tính tốn, GAUSSIAN, giải vấn đề Mơ hình hóa học mà chúng tơi nghiên cứu cấu trúc graphene với kích thước khác Các tính tốn thực mơ hình nhằm khảo sát khả phản ứng hóa học graphene trình hấp phụ oxi nước Như đề cập, graphene có nhiều trạng thái spin khác nhau, tùy thuộc vào kích thước (chiều dài bề rộng), theo đó, khả phản ứng graphene phụ thuộc nhiều vào kích thước khả làm rõ nhiên cứu chúng tơi Bên cạnh đó, nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng, đóng góp trạng thái kích thích graphene đến đặc tính hóa học chung loại vật liệu Kết nghiên cứu STT Nội dung nghiên cứu Nội dung thực (đã đăng ký theo hợp đồng NCKH) Thiết lập mơ hình graphene với File input mơ hình graphene khảo sát kích thước khác Tối ưu hóa hình học mơ hình xây dựng trạng thái điện tử File liệu chứa thông tin cần thiết khác Xác định cấu tạo, lượng tính File liệu chất điện tử cấu hình bền cấu trúc trình hấp phụ oxi nước lên mơ hình graphene kích thước nhỏ Nghiên cứu thay đổi tính Dàn ý phân tích – tổng hợp chất cấu trúc graphene có tính chất điện tử khác Xây dựng bề mặt cho Sơ đồ biểu diễn bề mặt hướng phản ứng Thực lại bước (3), (4), (5) File liệu mơ hình có kích thước khác dựa dạng hình học tối ưu hóa thu bước (2) Phác thảo nháp nội dung cơng trình nghiên cứu Hồn chỉnh nội dung nghiên cứu, Bản phác thảo viết báo Bản tường trình nội dung nghiên cứu hồn chỉnh STT Tên sản phầm Nội dung thực (đã đăng ký theo hợp đồng NCKH) Size dependence of graphene Cơng bố tạp chí Carbon chemistry: A computational study on CO desorption reaction Migration and Desorption of Hydrogen Cơng bố tạp chí Carbon Atom and Molecule on/from Graphene Công tác đào tạo/nâng cao chuyên môn khoa học Kết luận – kiến nghị Sự phụ thuộc vào kích cỡ q trình tách loại CO từ sợi ribbon graphene nghiên cứu cách hệ thống sử dụng lí thuyết hàm mật độ Có hai khía cạnh mà phụ thuộc vào kích cỡ khảo sát khoảng cách lượng trạng thái spin thấp trạng thái kích thích spin cao, dao động sơ đồ lượng phản ứng tách loại CO trạng thái Từ chế đề nghị trước đó, kết nghiên cứu cho thấy trạng thái kích cỡ graphene tăng sơ đồ lượng trình tách loại CO dạo động nhỏ Tuy nhiên, khoảng cách lượng điện tử trạng thái trạng thái kích thích điểm dừng dọc theo tọa độ phản ứng có phụ thuộc vào kích cỡ cách mạnh mẽ; đặc biệt khoảng cách đạt đến khoảng xâm nhập nhiệt 5,0kJ/mol Vì vậy, hóa học graphene, tách loại CO từ ribbon graphene diễn phức tạp nghiên cứu trước đóng góp q trình thối phân trạng thái kích thích cấu trúc xấp xỉ adiabatic Trong nghiên cứu tiếp theo, tiến hành nghiên cứu có hệ thống sử dụng phương pháp B3LYP/6-31G(d) để nghiên cứu chuyển vị nguyên tử hydro, giải phóng nguyên tử hydro giải phóng phân tử hydro từ graphane đơn lớp chế chuyển hóa từ graphane sang graphene Kết chuyển hóa chủ yếu liên quan đến giải phóng ngun tử hydro từ vị trí ổn định nó, chuyển vị bị hạn chế có rào cản lượng cao Sự giải phóng phân tử hydro xảy trường hợp nguyên tử hydro nằm cạnh bên graphane Sự chuyển hóa graphane graphene nhiều lớp trình bày nghiên cứu tới