Nghiên cứu một số phân tử nam châm hữu cơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Tạ Thị Oanh NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHÂN TỬ NAM CHÂM HỮU CƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Tạ Thị Oanh NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHÂN TỬ NAM CHÂM HỮU CƠ Chuyên ngành: Vật Lý Nhiệt Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN ANH TUẤN Hà Nội - 2013 MỤC LỤC Các ký hiệu & từ viết tắt Danh mục hình vẽ Danh mục bảng biểu CHƢƠNG MỞ ĐẦU CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Giới thiệu lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) 2.2 Phƣơng pháp tính tốn 23 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử tính chất từ số đơn phân tử 24 3.2 Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử tính chất từ của số vật liệu dạng dimer 26 3.3 Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử tính chất từ vật liệu dạng bánhkẹp (sandwich) 28 3.4 Cơ chế tƣơng tác trao đổi cấu trúc sandwich 31 3.5 Đánh giá độ bền sandwichs 33 3.6 Vai trò phân tử phi từ 34 39 3.7 Một vài định hƣớng cho việc thiết kế nam châm hữu CHƢƠNG KẾT LUẬN 41 Tài liệu tham khảo 42 Các ký hiệu & từ viết tắt ∆n: Lƣợng điện tích chuyển từ phân tử từ tính sang phân tử phi từ AO: Quỹ đạo nguyên tử (Atomic orbital) DFT: Lý thuyết phiếm hàm mật độ (Density functional theory) E: Tổng lƣợng Ea: Ái lực điện tử phân tử phi từ Ef: Năng lƣợng liên kết phân tử bánh kẹp ES: Năng lƣợng trạng thái singlet ET : Năng lƣợng trạng thái triplet Exc: Năng lƣợng tƣơng quan trao đổi HOMO: Quỹ đạo phân tử cao bị chiếm (Highest occupied molecular orbital) HS: Spin cao (High spin) J : Tham số tƣơng tác trao đổi hiệu dụng K: Động LS: Spin thấp (Low spin) LUMO: Quỹ đạo phân tử thấp không bị chiếm (Lowest unoccupied molecular orbital) m: mômen từ MDED: Mật độ biến dạng điện tử (Molecular Deformation Electron Density) MO: quỹ đạo phân tử (Molecular orbital) n: điện tích S: Tổng spin SOMO: quỹ đạo bị chiếm điện tử Danh mục hình vẽ Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc hình học đơn phân tử: (1) perinaphthenyl, (2) fluorinated perinaphthenyl, (3) perchlorophenalenyl Hình 1.2: Giản đồ cấu trúc mơ hình bánh kẹp phân tử phi từ (A), (B) (C) Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc hình học đơn phân tử: (1), (2), (3) 24 Hình 3.2.: Phân bố mơmen từ đơn phân tử (1)-(3), quỹ đạo SOMO chúng 25 Hình 3.3: Sơ đồ cấu trúc hình học vật liệu dạng dimer (1-1) [C13H9]2, (2-2) [C13F9]2, (3-3) [C13Cl9]2 26 Hình 3.4: Quỹ đạo cao bị chiếm dimers (1-1), (2-2), (3-3) 27 Hình 3.5.: Giản đồ cấu trúc mơ hình bánh kẹp phân tử phi từ (A), (B) (C) 28 Hình 3.6: Sự phân cực spin sandwichs Mật độ bề mặt 0.03 e/Å3 (trạng thái spin up down biểu diễn tương ứng màu xanh vàng) .29 Hình 3.7: Mật độ biến dạng điện tử (MDED) sandwichs 1-A-1 1-C1.Mật độ bề mặt 0,006 e/Å3 Màu vàng màu nhạt ứng với ∆ρ < 0, màu xanh màu đậm ứng với ∆ρ > 31 Hình 3.8: MDED sandwichs 2-A-2, 2-B-2 2-C-2 Mật độ bề mặt 0,05 e/Å3 Màu vàng màu nhạt ứng với ∆ρ< 0, màu xanh màu đậm ứng với ∆ρ> 32 Hình 3.9: Cấu trúc phân tử phi từ (D), (E), (F), (G) mơ hình bánh kẹp 34 Hình 3.10: Sơ đồ cấu trúc hình học vật liệu dạng bánh kẹp, bao gồm đơn phân tử C13H9 (1) phân tử phi từ 35 3.11 Phân bố mômen từ vật liệu dạng bánh kẹp 1-D-1, 1-E-2, 1-F1, 1-G-1 36 Hình 3.12 Khoảng cách (d) phân tử từ tính giảm dần từ cấu trúc 1-A-1 đến 1-D-1 37 Hình 3.13 Mơ hình cấu trúc xếp chồng (stacks) 40 Danh mục bảng biểu Bảng 3.1: Tham số tương tác trao đổi hiệu dụng (J), lượng hình thành (Ef), khoảng cách phân tử từ tính (d), lượng điện tích chuyển từ phân tử từ tính sang phân tử phi từ (∆n) sandswich 30 Bảng 3.2: Một số thông số đặc trưng cấu trúc bánh kẹp: tham số tương tác trao đổi hiệu dụng (J), khoảng cách phân tử từ tính (d), điện tích phân tử phi từ (n), lực điện tử phân tử phi từ (Ea), lượng liên kết phân tử bánh kẹp (Ef) 32 Chƣơng I MỞ ĐẦU Cácbon không đƣợc biết đến nhƣ nguyên tố sống mà ngày có nhiều loại vật liệu tiên tiến với cấu trúc tính đặc biệt đƣợc làm từ cácbon Từ vật liệu dạng ống nanơ (carbon nanotubes), dạng hình cầu nanô (fullerences), dạng nanô đơn lớp (graphene) nanơ dạng đa lớp (graphite)… Khơng có vậy, từ cácbon chế tạo đƣợc vật liệu từ hệ mới, vật liệu từ không chứa kim loại (metal-free magnetic materials) [57,22,24,27,31,33,38] Việc phát vật liệu từ không chứa kim loại đƣợc làm từ cácbon mở lĩnh vực nghiên cứu hứa hẹn lại mạng đến đột phá nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ [22,31] Trong tƣơng lai không xa nam châm linh kiện điện tử nhẹ dẻo nhƣ nhựa nhƣng thân thiện với môi trƣờng sống trở nên quen thuộc với Bên cạnh đó, vật liệu từ không chứa kim loại đem lại cho hiểu biết hoàn toàn mẻ nguồn gốc từ tính nhƣ trật tự từ xa vật liệu Trong graphene tinh thể graphite vốn khơng có tồn mơmen từ định xứ Chúng đƣợc biết đến nhƣ vật liệu nghịch từ mạnh sau chất siêu dẫn Tuy nhiên, sau chịu tác dụng trình cơ, hóa, lý ví dụ nhƣ bị chiếu xạ chúng trở thành vật liệu từ với hình thành mơmen từ định xứ trật tự từ xa [5,6,22,38,33] Những kết nghiên cứu thực nghiệm cho thấy trật tự từ xa bên vật liệu tồn nhiệt độ nhiệt độ phòng [5,6,22,38,33] Điều làm cho nhà khoa học sửng sốt từ tính chúng đƣợc hình thành điện tử s p (cấu trúc điện tử cácbon 1s22s22p2) [22,24] Tuy nhiên, hiểu biết chế hình thành mơmen từ định xứ nguồn gốc trật tự từ xa vật liệu từ cácbon q [6,22,38] Nghiên cứu chế hình thành mơmen từ định xứ trật tự từ xa vật liệu từ dựa bon vấn đề cốt yếu để phát triển loại vật liệu Một số lƣợng lớn cơng trình nghiên cứu tính sắt từ vật liệu từ dựa bon đƣợc công bố [5-7,22,27,31,33,38] Từ năm 2000, vật liệu từ dựa bon với trật tự từ xa nhiệt độ phòng đƣợc phát [22] Tuy nhiên, tồn vật liệu dựa bon có tính sắt từ nhiệt độ phòng mang tính tình cờ, khó lặp lại [5,6,22,38,33] Hơn từ độ bão hòa chúng thƣờng nhỏ MS 0.1–1 emu/g [22] Cho đến nay, có cơng bố vật liệu từ dựa graphite có mơ men từ bão hòa đạt đến giá trị M S = 9.3 emu/g [38] Làm để tạo đƣợc vật liệu từ dựa bon với trật tự sắt từ nhiệt độ cao có từ độ lớn thách thức lớn cho nhà khoa học Trong nghiên cứu lý thuyết, có vài mơ hình vật liệu từ dựa bon đƣợc đề xuất, vật liệu dựa graphene graphite [38], vật liệu có cấu trúc dạng bánh kẹp (sandwich) nhƣ dạng xếp chồng (stack) So sánh với mơ hình dựa graphene graphite, mơ hình vật liệu có cấu trúc xếp chồng thể đƣợc nhiều ƣu điểm để thiết kế vật liệu sắt từ dựa bon Trong luận văn này, giới thiệu số kết nghiên cứu nhóm chúng tơi số vật liệu từ dựa bon Trƣớc tiên, cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử từ tính số đơn phân tử perinaphthenyl C 13H9 (1), fluorinated perinaphthenyl C13F9 (2), perchlorophenalenyl C13Cl9 (3) đƣợc nghiên cứu dựa lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) có tính đến hiệu chỉnh lƣợng tƣơng tác van der Waals Để tìm kiếm thêm chứng cho hiệu ứng kích thƣớc, sandwich 2-B-2 đƣợc thiết kế.Nhƣ đƣợc Hình 3.5, phân tử phi từ (B) có kích thƣớc lớn phân tử (A) nhỏ phân tử (C) ởi vậy, đƣợc trông đợi tham số tƣơng tác trao đổi sandwich 2-B-2 lớn so với sandwich 2-A-2, nhỏ so với sandwich 2-C-2 Điều đƣợc khẳng định kết tính tốn chúng tơi, nhƣ đƣợc ảng 3.1 3.4 Cơ chế tƣơng tác trao đổi cấu trúc sandwich Hình 3.7.Mật độ biến dạng điện tử (MDED) sandwichs 1-A-1 1-C1.Mật độ bề mặt 0,006 e/Å3.Màu vàng màu nhạt ứng với ∆ρ < 0, màu xanh màu đậm ứng với ∆ρ > Để làm sáng tỏ chất tƣơng tác trao đổi sandwichs, chúng tơi tính tốn mật độ biến dạng điện tử sandwichs (MDED) MDED sandwichs đƣợc xác định công thức, ∆ρ = ρsandwich – (ρradical ρdiamagnetic_molecule ρradical) (3.2) ρsandwich, ρradical, ρdiamagnetic_molecule tƣơng ứng mật độ điện tử sandwich, phân tử từ tính lập, phân tử phi từ lập Hình 3.8.MDED sandwichs2-A-2, 2-B-2 2-C-2 Mật độ bề mặt 0,05 e/Å3 Màu vàng màu nhạt ứng với ∆ρ< 0, màu xanh màu đậm ứng với ∆ρ> MDED sandwichs 1-A-1, 1-C-1, 2-A-2, 2-B-2, 2-C-2 đƣợc biểu diễn Hình 3.7 3.8 Màu vàng màu nhạt ứng với ∆ρ< 0, màu xanh màu đậm ứng với ∆ρ> Nhƣ đƣợc Hình 3.7, MDED sandwich 1-A-1 nhỏ so với sandwich 1-C-1 Điều có nghĩa mật độ điện tử phân tử từ tính (1) phân tử phi từ (A) bị thay đổi nhẹ chúng kết hợp với để tạo thành sandwich 1-A-1 Ngƣợc lại, mật độ điện tử phân tử (1) bị thay đổi mạnh kết hợp với phân tử (C) để tạo thành sandwich 1-C-1 Nhƣ hệ quả, tƣơng tác phân tử (1) phân tử (A) sandwich 1-A-1 yếu so với tƣơng tác phân tử (1) phân tử (C) sandwich 1-C-1 Đó tƣơng tác trao đổi phân tử từ tính (1) sandwich 1-A-1 yếu đáng kể so với sandwich 1-C-1 Kết có tƣơng quan mạnh tƣơng tác trao đổi MDED sandwichs.Sandwich có MDED lớn tƣơng tác trao đổi mạnh Tuy nhiên, so sánh sandwichs 2-A-2, 2-B-2, 2-C-2 MDED sandwichs đáng kể, nhƣ đƣợc Hình 3.8, J sandwich 2-A-2 b nhiều so với sandwichs 2-B-2 2-C-2, nhƣ đƣợc ảng 3.1 Điều làm nảy sinh câu hỏi chất tƣơng tác trao đổi sandwichs May mắn tranh MDED sandwichs 2-A-2, 2-B-2, 2-C-2 MDED sandwichs 2-B-2 2-C-2 hầu nhƣ có nguồn gốc từ dịch chuyển điện tử nội phân tử thành phần cấu tạo nên sandwichs này, MDED sandwich 2-A-2 dịch chuyển điện tích nội phân tử thành phần nhƣ chuyển điện tích phân tử thành phần Kết cho thấy tƣơng tác trao đổi sắt từ đƣợc tăng cƣờng chuyển điện tích nội phân tử thành phần stack, bị làm yếu dịch chuyển điện tích phân tử thành phần stack Để làm sáng tỏ điều này, chúng tơi tính tốn điện tích phân tử phi từ sandwichs (∆n) Kết tính tốn chúng tơi cho thấy ∆n âm dƣơng, nhƣ đƣợc liệt kê ảng 3.1 Nó có nghĩa điện tử đƣợc chuyển đến chuyển từ phân tử phi từ Một so sánh sandwichs 1A-1 1-C-1 có mối liên hệ ∆n J sandwichs Sandwich 1-C-1 có ∆n âm so với sandwich 1-A-1, kết J sandwich 1C-1 mạnh so với sandwich 1-A-1, nhƣ ảng 3.1 Kết có nhiều điện tử đƣợc chuyển từ phân tử có từ tính sang phân tử phi từ, tƣơng tác trao đổi sandwichs mạnh Tƣơng quan đƣợc quan sát thấy sandwichs 2-A-2, 2-B-2, 2-C-2 Kết minh họa hƣớng chuyển điện tích sandwichs đóng vai trò cốt yếu tƣơng tác trao đổi sandwichs Tƣơng tác sắt từ sandwichs đƣợc tăng cƣờng chuyển điện tử từ phân tử có từ tính tới phân tử phi từ, chuyền điện tử theo chiều ngƣợc lại làm suy yếu tƣơng tác trao đổi sandwichs Kết gợi ý tƣơng tác sắt từ sandwichs đƣợc tăng cƣờng sử dụng phân tử phi từ có độ âm điện lớn 3.5 Đánh giá độ bền sandwichs Để đánh giá độ bền sandwichs, lƣợng hình thành stack từ phân tử thành phần đƣợc xác định theo công thức, Ef = Esandwich – (2Eradical + Ediamagnetic_molecule) (3.3) Esandwich, Eradical, Ediamagnetic_molecule tƣơng ứng tổng lƣợng sandwich, phân tử từ tính, phân tử phi từ Kết tính tốn đƣợc liệt kê Bảng 3.1 Năng lƣợng hình thành sandwichs nằm khoảng từ –2.268 eV đến –0.970 eV Chú ý 1eV tƣơng ứng với nhiệt độ khoảng 104 K Những kết sandwichs đƣợc thiết kế nghiên cứu đƣợc dự đốn bền nhiệt độ phòng 3.6 Vai trò phân tử phi từ Hình 3.9: Cấu trúc phân tử phi từ (D), (E), (F), (G) mơ hình bánh kẹp Để đánh giá vai trò phân tử phi từ, chúng tơi thiết kế cấu hình bánh kẹp với phân tử phi từ D, E, F, G khác kẹp phân tử từ tính C13H9 (1) Giản đồ cấu trúc phân tử phi từ D, E, F, G mơ hình bánh kẹp đƣợc thể Hình 3.9 Cụ thể, bốn cấu trúc bánh kẹp 1-D-1, 1-E-1, 1-F-1, 1-G-1 đƣợc thiết kế nhƣ Hình 3.10 Hình 3.10 Sơ đồ cấu trúc hình học vật liệu dạng bánh kẹp, bao gồm đơn phân tử C13H9 (1) phân tử phi từ Nhƣ Hình 3.10 ta thấy phân tử phi từ D, E, F G có cấu trúc giống nhau, chúng có cấu trúc phẳng dạng nanơ graphene bao gồm vòng benzene bị kẹp phân tử từ tính C13H9(1), chúng khác phần nguyên tử biên Phân tử phi từ (D) C28H14 ; Phân tử phi từ (E) C28H10Cl4, Clo vị trí 1, 1’, 6, 6’; Phân tử phi từ (F) C28H10(CN)4, nhóm CN vị trí 1, 1’, 6, 6’; Phân tử phi từ (G) C28H8(CN)6, nhóm CN vị trí 1, 1’, 3, 3’, 6, 6’ Cũng nhƣ sáu cấu trúc dạng bánh kẹp đƣợc trình bày phần trên, tất bốn bánh kẹp có cấu trúc sắt từ Tƣơng tác hai phân tử (1) bánh kẹp tƣơng tác sắt từ, kết bánh kẹp có mơmen từ m = B Sự phân cực spin bánh kẹp đƣợc biểu diễn Hình 3.11 Hình 3.11 Phân bố mômen từ vật liệu dạng bánh kẹp Sự phân bố mômen từ bánh kẹp giống nhau, mômen từ tập trung chủ yếu vị trí C2 phân tử từ tính, phần nhỏ phân tử phi từ Để đánh giá độ bền cấu trúc sắt từ bánh kẹp, tham số tƣơng tác trao đổi hiệu dụng J đƣợc tính tốn thơng qua tách mức trạng thái singlet triplet Giá trị J phân tử dạng bánh kẹp đƣợc liệt kê Bảng 3.2 Bảng 3.2 Một số thông số đặc trưng cấu trúc bánh kẹp: tham số tương tác trao đổi hiệu dụng (J), khoảng cách phân tử từ tính (d), điện tích phân tử phi từ (n), lực điện tử phân tử phi từ (Ea), lượng liên kết phân tử bánh kẹp (Ef) J/kB (K) d (Å) n (e) Ea(eV) Ef (eV) 1-D-1 288 6.397 –0.145 –1.70 –1.62 1-E-1 349 6.376 –0.233 –2.30 –1.74 1-F-1 381 6.354 –0.348 –3.14 –1.88 1-G-1 418 6.327 –0.562 –3.82 –2.29 Bảng 3.2 cho thấy giá trị J/kB cấu trúc bánh kẹp 1-D-1 288 K, giá trị nằm vùng nhiệt độ phòng Ba cấu trúc bánh kẹp lại có giá trị J/kB cao nhiệt độ phòng, cấu trúc 1-G-1 có J/kB lên tới 418 K Hình 3.12 Khoảng cách (d) phân tử từ tính giảm dần từ cấu trúc 1-D-1 đến cấu trúc 1-G-1 Để ý phân bố mômen từ cấu trúc bánh kẹp giống nhau, nhiên giá trị J/kB chúng lại khác đáng kể tăng dần từ cấu trúc 1-D-1 đến 1-G-1 Kết làm nảy sinh câu hỏi yếu tố định cƣờng độ tƣơng tác trao đổi J cấu trúc bánh kẹp Ở tơi tính tốn đƣa mối liên quan J với phân tách hai SOMO Ở ta khảo sát mặt cấu trúc hình học Ta thấy từ cấu trúc 1-D-1 đến 1-G-1 khoảng cách phân tử từ tính (d) nhƣ khoảng cách phân từ tính phân tử phi từ (d/2) giảm dần, nhƣ Hình 3.12 Sự giảm khoảng cách phân tử làm tăng phủ lấp nhƣ lai hóa đám mây điện tử chúng làm tăng cƣờng độ tƣơng tác trao đổi cấu trúc bánh kẹp Đến lại nảy sinh câu hỏi khoảng cách phân tử lại giảm từ cấu trúc 1-D-1 đến 1-G-1.Lƣu ý bốn cấu trúc bánh kẹp có phân tử từ tính giống Thêm vào phân tử phi từ D, E, F G có cấu trúc giống nhau, chúng có cấu trúc phẳng dạng nanơ graphene bao gồm vòng benzene, chúng khác phần nguyên tử biên nhƣ Hình 3.10 Điều cho thấy thay đổi khoảng cách d phân tử cấu trúc bánh kẹp bị chi phối cấu trúc điện tử phân tử phi từ Để làm sáng tỏ điều chúng tơi tính tốn vài thơng số đặc trƣng cho cấu trúc điện tử phân tử phi từ, ví dụ nhƣ điện tích (n) lực điện tử (Ea) phân tử phi từ Một điều thú vị n âm J mạnh, nhƣ Bảng 3.2 Nhƣ biết n phụ thuộc vào lực điện tử phân tử phi từ (Ea) Kết tính tốn chúng tơi cho thấy Ea lớn n lớn J mạnh, nhƣ Bảng 3.2 Kết đƣa gợi ý sử dụng phân tử phi từ dạng nano graphene có lực điện tử lớn kết hợp với phân tử từ tính tạo cấu trúc bánh kẹp, nhƣ cấu trúc xếp chồng gồm nhiều lớp phân tử có tƣơng tác sắt từ mạnh mơmen từ lớn Ngồi lƣợng hình thành Ef cấu trúc bánh kẹp nằm khoảng từ –2.29 eV đến –1.62 eV, eV tƣơng ứng với nhiệt độ khoảng 104 K Điều cho thấy vật liệu cấu trúc bánh kẹp đƣợc dự đốn bền nhiệt độ phòng 3.7 Một vài định hƣớng cho việc thiết kế nam châm hữu Một điều thú vị ∆n âm J mạnh, nhƣ Bảng 3.1 3.2 Nhƣ biết ∆n phụ thuộc vào lực điện tử phân tử phi từ (Ea) Kết tính tốn chúng tơi cho thấy Ea lớn ∆n lớn J mạnh, nhƣ Bảng 3.1và 3.2 Kết đƣa gợi ý sử dụng phân tử phi từ dạng nano graphene có lực điện tử lớn kết hợp với phân tử từ tính tạo cấu trúc bánh kẹp (sandwich), nhƣ cấu trúc xếp chồng (stack) gồm nhiều lớp phân tử có tƣơng tác sắt từ mạnh mơmen từ lớn Các kết tính tốn tơi việc thay đổi kích thƣớc phân tử làm thay đổi tham số tƣơng tác sắt từ, nhƣ Bảng 3.1 Các giá trị Bảng minh chứng tƣơng tác trao đổi cấu trúc sandwichs phân tử từ tính phân tử phi từ đƣợc tăng cƣờng việc sử dụng phân tử phi từ có kích thƣớc lớn Kết hiệu ứng kích thƣớc phân tử phi từ, kích thƣớc phân tử phi từ lớn phủ lấp quỹ đạo π phân tử từ tính phân tử phi từ mạnh Tuy nhiên việc tăng kích thƣớc phân tử phi từ nên tăng đến kích thƣớc giới hạn cồng kềnh cấu trúc phân tử Ngoài ra, cách khác để làm tăng tham số tƣơng tác sắt từ cách thay đổi phối tử biên có độ âm điện lớn, nhƣ Bảng 3.2 Các giá trị bảng việc thay đổi phối tử biên với độ âm điện lớn phân tử phi từ làm giảm khoảng cách phân tử làm tăng phủ lấp nhƣ lai hóa đám mây điện tử chúng chuyển điện tử từ phân tử có từ tính tới phân tử phi từ tăng làm ∆n lớn J mạnh Hình 3.13.Mơ hình cấu trúc xếp chồng (stacks) Các đơn phân tử đƣợc xem xét có mơmen từ μB Tuy nhiên, kết hợp chúng thành dạng dimer mơmen từ tổng cộng bị triệt tiêu tƣơng tác phản sắt từ phân tử từ tính Để tránh tƣơng tác phản sắt từ phân tử từ tính phủ lấp trực tiếp trạng thái π chúng, cấu trúc dạng stacks phân tử từ tính đƣợc xen phân tử phi từ đƣợc thiết kế nhƣ mơ hình Hình 3.13, với thiết kế ta có mơmen từ tổng cộng lớn Chƣơng KẾT LUẬN Trong luận văn này, dựa lý thuyết DFT, số dạng vật liệu từ dựa bon đƣợc nghiên cứu, bao gồm: đơn phân tử từ tính, dạng cặp phân tử dạng bánh kẹp Kết nghiên cứu cho thấy dạng đơn phân tử từ tính, phân tử có mơmen từ 1B Tuy nhiên, chúng kết cặp trực tiếp với liên kết chúng lại phản sắt từ mạnh phủ lấp trực tiếp trạng thái  chúng Hệ mômen từ tổng cộng bị triệt tiêu Để tránh phủ lấp trực tiếp phân tử từ tính, cấu trúc dạng bánh kẹp bao gồm phân tử phi từ xen hai phân tử từ tính đƣợc thiết kế Kết nghiên cứu cho thấy dạng bánh kẹp: - Tƣơng tác phân tử từ tính sắt từ - Tƣơng tác sắt từ phân tử từ tính mạnh có nhiều điện tử đƣợc chuyển từ phân tử từ tính sang phân tử phi từ kẹp - Sự chuyển điện tử từ phân tử từ tính sang phân tử phi từ nhƣ tƣơng tác sắt từ phân tử từ tính lực điện tử phân tử phi từ kẹp - Cƣờng độ tƣơng tác sắt từ phân tử từ tính tăng theo kích thƣớc phân tử phi từ - Cƣờng độ tƣơng tác sắt từ phân tử từ tính tăng thay phối tử biên nhóm chức có độ âm điện lớn Các kết góp phần định hƣớng cho việc thiết kế chế tạo vật liệu từ dựa bon có từ độ lớn nhiệt độ trật tự từ cao TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng anh orn M., linder S M (1927), Annalen der physic , Physik, 84, pp 457484 Brack M (1985), Semiclassical description of nuclear bulk properties In Density-Functional Methods in Physics, New York: Plenum, pp 331-379 Dirac P A M (1930), Note on exchange phenomena in the Thomas-Fermi atom , Proc Cambridge Phil Soc, 26, pp 376-385 Delley B (1990), J Chem Phys., 92, 508 Esquinazi P., Setzer A., Höhne R., Semmelhack C., Kopelevich Y., Spemann D., Butz T., Kohlstrunk B., Lösche M (2002), Phys Rev B, 66, 024429 Esquinazi P.,et al (2003), Phys Rev Lett 91, 227201 Enoki T and Takai K (2009), Solid State Commun 149, 1144 Fermi E (1927), Un metodo statistice per la determinazione di alcune proprieta dell'atomo , Rend Accad Lincei, 6, pp 602-607 Fermi E (1928b), Sulla deduzione statistica di alcune proprieta dell'atomo, Applicazione alia teoria del systema periodico degli elementi , Rend Accad Lincei, 7, pp 342-346 10 Fermi E (1928a), A statistical method for the determination of some atomic properties and the application of this method to the theory of the periodic system of elements , Rend Z Phys, 48, pp 73-79 11 Fiolhais C., Nogueira F., Marques M (2003), A Primer in Density Functional Theory, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 12 Fock V A (1930), Z Phys, 61, pp 126 13 Grimme S (2004), Accurate Description of van der Waals Complexes by Density Functional Theory Including Empirical Corrections, J Comput Chem., vol 25, pp 1463–1473 14 Gombas P (1949), Die statistischen Theorie des Atomes und Ihre Anwendungen Wein, Springer-Verlag 15 Gross E K U., and Dreizler R M (1979), Thomas-Fermi approach to diatomic systems I Solution of the Thomas-Fermi and Thomas-FermiDirac-Weizsäcker equations , Phys Rev A, 20, pp 1798-1807 16 Hartree D R (1928), Proc Camb Phil Soc, 24, pp 328 17 Hohenberg P., Kohn W (1964), Inhomogeneous Electron Gas , Phys Rev, 136, pp B864-B871 18 Koutentis P A., Haddon R C., Oakley R T., Cordes A W and Brock C P.( 2001), Perchlorophenalenyl radical, C13Cl9: a modulated structure with nine threefold-symmetric molecules in the asymmetric unit, Acta Cryst., vol B57, pp 680–691 19 Kohn W., Sham L J (1965), Phys Rev, Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects , 140, pp A1133-1138 20 Levy M., Perdew J P., and Sahni V (1984), Exact differential equation for the density and ionization energy of a many-particle system , Phys Rev A, 30, pp 2745-2748 21 Lieb E H (1981), Thomas-fermi and related theories of atoms and molecules , Rev Mod Phys, 53, pp 603-641 22 Makarova T., Palacio F (2006), Carbon-Based Magnetism, Elsevier, Amsterdam 23 Mulliken R S (1955), J Chem Phys., 23, 1833 Mulliken R S (1955), J Chem Phys., 23, 1841 24 Ohldag H., et al., Phys Rev Lett, 98, 187204 25 Parr R G., Yang W (1989), Density-Functional Theory of Atoms and Molecules, Oxford University Press, Oxford 26 Perdew J P., Burke K and Ernzerhof M (1996), Phys Rev Lett., 77, 3865 27 Rode A. V., et al (2004), Phys Rev B, 70, 054407 28 Roos O., and Taylor P R (1980), A complete active space SCF method (CASSCF) using a density matrix formulated super-CI approach , Chem Phys, 48(2), pp 157-173 29 Roothaan C C J (1951), New Developments in Molecular Orbital Theory , Rev Mod Phys, 23(2), pp 69-89 30 Springborg M (1997), Density-Functional Methods in Chemistry and Materials Science, JOHN WILEY & SONS 31 Saha K., Baskey M., Majumdar D (2010), Adv Mater, 22, 5531 32 Szabo A., and Ostlund N S (1996), Modern Quantum Chemistry, Dover 33 Talapatra S., et al (2005), Phys Rev Lett, 95, 097201 34 Takano Y., Taniguchi T., Isobe H., Kubo T., Morita Y., Yamamoto K., etc (2002), Hybrid Density Functional Theory Studies on the Magnetic Interactions and the Weak Covalent Bonding for the Phenalenyl Radical Dimeric Pair, J Am Chem Soc., vol 124, pp 11122–11130 35 Thomas L H (1975), The calculation of atomic fields , Proc Camb Phil Soc, 23, pp 542-548 36 Ukai T., Nakata K., Yamanaka S., Kubo T., Morita Y., Takada T., Yamaguchi K (2007), CASCI-DFT study of the phenalenyl radical system, Polyhedron, vol 26, pp 2313–2319 37 Weizsacker C F (1935), Zur theorie dier kernmassen , Z Phys, 96, pp 431-458 38 Xia H., Li W., Song Y., Yang X., Liu X., Zhao M., Xia Y., Song C., Wang T., Zhu D., Gong J., Zhu Z (2008), Adv Mater 20, 4679 39 Yang W., Parr R G., Lee C (1986), Various functionals for the kinetic energy density of an atom or molecule , Phys Rev A, 34(6), pp 4586-4590 40 Yonei K (1971), An extended Thosmas-Fermi-Dirac theory for diatomic molecule , J Phys Soc Jpn, 31, pp 882-894 ... thƣớc, độ âm điện phân tử phi từ chuyển điện tử từ phân tử có từ tính tới phân tử phi từ (n) nhƣ tƣơng tác trao đổi phân tử từ tính (J) đƣợc nghiên cứu Chƣơng PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Giới thiệu... TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Tạ Thị Oanh NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHÂN TỬ NAM CHÂM HỮU CƠ Chuyên ngành: Vật Lý Nhiệt Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN... khoảng cách phân tử từ tính (d), lượng điện tích chuyển từ phân tử từ tính sang phân tử phi từ (∆n) sandswich 30 Bảng 3.2: Một số thông số đặc trưng cấu trúc bánh kẹp: tham số tương tác