Hiệu Ứng Dao Động Của n-Electron Đơn Hướng Trong Các Phân Tử Vòng Thơm Đối Xứng Thấp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH La Dũng Kiệt HIỆU ỨNG DAO ĐỘNG CỦA π-ELECTRON ĐƠN HƯỚNG TRONG CÁC PHÂN TỬ VÒNG THƠM ĐỐI XỨNG THẤP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH La Dũng Kiệt HIỆU ỨNG DAO ĐỘNG CỦA π-ELECTRON ĐƠN HƯỚNG TRONG CÁC PHÂN TỬ VÒNG THƠM ĐỐI XỨNG THẤP Chuyên ngành : Vật lí nguyên tử hạt nhân Mã số : 8440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TSKH LÊ VĂN HOÀNG Thành phố Hồ Chí Minh - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu tơi thực Các kết trình bày luận văn trung thực chưa thực trước TP Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 11 năm 2018 La Dũng Kiệt LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực luận văn thạc sĩ, tơi nhận nhiều giúp đỡ động viên từ thầy cơ, gia đình bạn bè: - Đầu tiên, xin gửi lởi cảm ơn chân thành đến GS TSKH Lê Văn Hoàng, người thầy hướng dẫn bảo tạo động lực nhiều cho tơi q trình thực luận văn - Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Hirobumi Mineo, người thầy hướng dẫn chi tiết từ điều nhất, giúp giải vấn đề thắc mắc người đồng hành với tơi suốt q trình thực luận văn - Ngồi ra, tơi xin gửi lời cảm ơn đến TS Hoàng Văn Hưng TS Phan Thị Ngọc Loan, hai thầy cô giúp đỡ tháo gỡ khó khắn q trình thực đề tài tạo điều kiện tốt để tơi làm việc - Với lịng biết sâu sắc, xin cảm ơn thầy, cô khoa vật lý, Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh thầy, giảng dạy chương trình cao học giảng dạy cho kiến thức quý báu suốt q trình học tập trường - Tơi xin cảm ơn phòng Đào tạo sau đại học, trường Đại học sư phạm TP Hồ Chí Minh tận tình hướng dẫn thủ tục thời gian tơi học tập trường Xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 11 năm 2018 La Dũng Kiệt MỤC LỤC Danh sách hình vẽ Trang Danh sách đồ thị Danh sách từ viết tắt MỞ ĐẦU Chương SỰ XOAY VÒNG CỦA π-ELECTRON TRONG TRƯỜNG LASER 1.1 Sự chuyển động π-electron trường laser 1.2 Sự kết hợp mô-men động lượng điện tử 10 1.3 Sự xoay vòng π-electron phân tử đối xứng thấp 12 Chương LÝ THUYẾT TÍNH TỐN DAO ĐỘNG HẠT NHÂN 16 2.1 Phương pháp gần Born-Oppenheimer 16 2.2 Nguyên lý dịch chuyển Franck-Condon 20 2.3 Phương trình mơ-men động lượng có dao động hạt nhân 24 Chương ÁP DỤNG CHO PHÂN TỬ TOLUENE 27 3.1 Phân tử Toluene 27 3.2 Trường hợp khơng có dao động hạt nhân 30 3.3 Trường hợp có dao động hạt nhân 34 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 DANH SÁCH HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Hai trạng thái kích thích điện tử suy biến dựa vào dịch chuyển Stark với tần số Rabi ( 1  ) sử dụng hai laser phân cực thẳng với tần số ( a , b ) độ lệch tần số ( 1 ,  ) 13 Hình 2.1 Ký hiệu tọa độ điện tử hạt nhân cho phân tử H 2 hệ tọa độ Oz 17 Hình 2.2 Đường cong trạng thái điện tử trạng thái trạng thái điện tử kích thích với mức dao động hạt nhân 21 Hình 3.1 (a) Cấu trúc hình học phân tử Toluene (Cs) trạng thái (S0) hướng hai vectơ mô-men chuyển đổi lưỡng cực μ 01 μ 02 ; (b) tham số ba trạng thái kích thích điện tử áp dụng cho việc tạo mô-men động lượng đơn hướng 12  0.1eV ,  10  x  2.082au  20  y  2.231au 28 DANH SÁCH ĐỒ THỊ Trang Hình 3.2 Giá trị tốn tử mơ-men động lượng cho phân tử Toluene, L(t) (đơn vị: ), (a) thể pha ban đầu hai laser    / , (b) thể pha ban đầu hai laser    / 31 Hình 3.3 Các giá trị tốn tử mô-men động lượng cho phân tử Toluene, L(t) (đơn vị: ) trường hợp Fa  1.5GV / m, Fa  2GV / m, Fa  4GV / m với pha ban đầu hi laser    / 32 Hình 3.4 (a) Giá trị tốn tử mơ-men động lượng L(t) (đơn vị: ) với cường độ laser Fa  1.5GV / m , (b) Xác suất trạng thái S0 hai trạng thái kích thích S1, S2 33 Hình 3.5 (a) Các giá trị tốn tử mơ-men động lượng cho phân tử Toluene L(t) (đơn vị: ) trường hợp Fa  1.5GV / m với pha ban đầu hai laser    / , (b) Xác suất trạng thái S0 hai trạng thái kích thích S1, S2 34 Hình 3.6 (a) Các giá trị tốn tử mơ-men động lượng cho phân tử Toluene L(t) (đơn vị: ) trường hợp Fa  2GV / m với pha ban đầu hai laser    / , (b) Xác suất trạng thái S0 hai trạng thái kích thích S1, S2 36 Hình 3.7 (a) Các giá trị tốn tử mô-men động lượng cho phân tử Toluene, L(t) (đơn vị: ) trường hợp Fa  4GV / m với pha ban đầu hai laser    / , (b) Xác suất trạng thái S0 hai trạng thái kích thích S1, S2 36 Hình 3.8 Xác suất trạng thái kích thích S  v  1 với cường độ laser Fa  1.5GV / m , Fa  2GV / m , Fa  4GV / m 38 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT UV Ultra-Short Violet (tia cực tím) MO Molecular orbital (orbital phân tử) LCAO MO Linear combination of atomic orbitals and molecular orbital (Tổ hợp tuyến tính orbital nguyên tử orbital phân tử) AO Atomic orbital (Orbital nguyên tử) a.u Atomic unit (hệ đơn vị nguyên tử) TD-DFT Time-dependent density functional theory (Lý thuyết phiếm hàm mật độ thời gian) MP2 Møller–Plesset perturbation theory (Lý thuyết nhiễu loạn Møller–Plesset thứ hai) a.m.u Atomic mass unit (hệ đơn vị khối lượng nguyên tử) CASSCF Complete active-space self-consistent field (trường tự hợp không gian hoạt động) MRCI Multireference configuration interaction (Tương tác cấu hình đa điểm) MỞ ĐẦU Trong phát triển không ngừng sống, vật lý ln đóng góp nhiều thành tựu lo lớn vào phát triển khoa học với nhiều hướng nghiên cứu khác nhau, số tìm hiểu động học điện tử bên phân tử, nguyên tử hướng nghiên cứu thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học, cụ thể tương tác laser điện tử bên phân tử, nguyên tử Những tiến khoa học công nghệ laser gần tạo laser xung cực ngắn cấp độ atto giây, cấp độ chuyển động điện tử xung quanh hạt nhân Đây cơng cụ thích hợp để nghiên cứu động học điện tử nguyên tử, phân tử [1], [2], [3], [4], ví dụ π-electron phân tử vịng thơm [5], có kích thích π-electron phân tử vịng thơm xoay vòng Đặc biệt, π-electron tác nhân làm cho phản ứng hóa học xảy nhanh, nguyên nhân bất định hướng πelectron phân tử vịng thơm, có vai trị quan trọng hóa học Do vậy, việc nghiên cứu xoay vòng π-electron phân tử vòng thơm có đóng góp lớn cho ngành quang điện tử, ví dụ thiết kế thiết bị chuyển mạch hữu cực nhanh tương lai [6], [7] Một nghiên cứu quan trọng tương tác laser với vật chất [8] toán kiểm soát xoay vòng π-electron phân tử vòng thơm có kích thích laser hay cụ thể điều khiển hướng độ lớn mơ-men động lượng π-electron phân tử vịng thơm có tương tác laser [5] Ngồi ra, hướng nghiên cứu kiểm soát lượng tử cách tiếp cận hiệu nghiên cứu hóa học, vật lý cơng nghiệp Kiểm sốt xoay vịng π-electron phân tử vịng thơm tạo ngun lý cho thiết bị chuyển đổi cực nhanh tương lai [6], [7] Một ... ảnh chúng qua đối xứng gương) phân tử phân tử vòng thơm đối xứng thấp điển hình, ngồi cịn có phân tử Toluene phân tử đối xứng thấp điển hình Đối với phân tử vịng thơm đối xứng thấp có trạng thái... định hướng laser phân cực tròn, từ kết hai nghiên cứu kiểm sốt xoay vịng π-electron phân tử vòng thơm đối xứng cao Việc sử dụng xoay vòng đơn hướng π-electron bên phân tử vòng thơm đối xứng cao... Kiệt HIỆU ỨNG DAO ĐỘNG CỦA π-ELECTRON ĐƠN HƯỚNG TRONG CÁC PHÂN TỬ VÒNG THƠM ĐỐI XỨNG THẤP Chuyên ngành : Vật lí nguyên tử hạt nhân Mã số : 8440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT NGƯỜI HƯỚNG