TÍNH CHẤT TỪ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU DỰA TRÊN CÁC BON CÓ CẤU TRÚC BÁNH KẸP

TÍNH CHẤT TỪ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU DỰA TRÊN CÁC BON CÓ CẤU TRÚC BÁNH KẸP TÍNH CHẤT TỪ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU DỰA TRÊN CÁC BON CÓ CẤU TRÚC BÁNH KẸP TÍNH CHẤT TỪ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU DỰA TRÊN CÁC BON CÓ CẤU TRÚC BÁNH KẸP luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Trang TÍNH CHẤT TỪ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU DỰA TRÊN CÁC BON CÓ CẤU TRÚC BÁNH KẸP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Trang TÍNH CHẤT TỪ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU DỰA TRÊN CÁC BON CÓ CẤU TRÚC BÁNH KẸP Chuyên ngành: Vật Lý Nhiệt Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN ANH TUẤN Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy giáo, PGS TS Nguyễn Anh Tuấn, Ban Khoa học công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, người trực tiếp bảo tận tình, hướng dẫn em suốt thời gian học tập hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy! Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới tất Thầy Cô, Tập thể cán Bộ môn Vật lý nhiệt độ thấp, Thầy Cô Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, truyền đạt kiến thức chuyên ngành vô quý báu Em cảm ơn thầy cô giảng dạy em năm qua, kiến thức mà em nhận giảng đường hành trang giúp em vững bước tương lai Em không quên gửi lời cảm ơn đến người bạn, anh chị đồng hành, giúp đỡ em trình tìm tài liệu, trao đổi kiến thức truyền đạt kinh nghiệm giúp em hồn thành luận văn cách tốt Và lời cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình Cảm ơn gia đình ln bên con, động viên tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian qua Sau cùng, em xin kính chúc tồn thể thầy cô giáo mạnh khoẻ, hạnh phúc thành công công việc sống Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, 10/2014 Học viên Trần Thị Trang MỤC LỤC Các ký hiệu & từ viết tắt i Danh mục hình vẽ ii Danh mục bảng biểu iv MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU TỪ DỰA TRÊN CÁCBON 1.1 Giới thiệu vật liệu từ dựa Các bon 1.2 “Siêu vật liệu” Graphene .4 1.2.1 Các dạng khác bon .4 1.2.2 Graphene 1.2.3 Những đặc trưng cấu trúc chế hình thành từ tính Graphene 1.3 Giới thiệu vật liệu từ kiểu bánh kẹp .8 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 2.1 Giới thiệu lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) 10 2.1.1 Bài toán hệ nhiều hạt Error! Bookmark not defined 2.1.2 Ý tưởng ban đầu về DFT: Thomas-Fermi và mơ hình liên quan Error! Bookmark not defined 2.1.3 Đinh ̣ lý Hohenberg-Kohn thứ Error! Bookmark not defined 2.1.4 Giới thiê ̣u về orbital và hàm lươ ̣ng Kohn-ShamError! Bookmark not defined 2.2 Phƣơng pháp tính tốn Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1 Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử tính chất từ phân tử từ tính Error! Bookmark not defined 3.2 Cấu trúc hình học, cấu trúc điên tử tính chất từ dimer [R1]2 Error! Bookmark not defined 3.3 Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử tính chất hệ phân tử phi từ Error! Bookmark not defined 3.4 Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử tính chất từ vật liệu dạng bánh kẹp R1/D/R1 Error! Bookmark not defined 3.4.1 Cấu trúc hình học Error! Bookmark not defined 3.4.2 Cấu trúc điện tử Error! Bookmark not defined 3.4.3 Tính chất từ Error! Bookmark not defined 3.5 Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử tính chất từ vật liệu dạng bánh kẹp R1/D-Fn/R1 Error! Bookmark not defined 3.5.1 Cấu trúc hình học Error! Bookmark not defined 3.5.2 Cấu trúc điện tử Error! Bookmark not defined 3.5.3 Tính chất từ Error! Bookmark not defined 3.5.4 Cơ chế tương tác trao đổi Error! Bookmark not defined 3.6 Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử tính chất từ vật liệu dạng bánh kẹp R1/D-(CH3)n/R1 Error! Bookmark not defined 3.7 Độ bền hệ vật liệu dạng bánh kẹp Error! Bookmark not defined 3.8 Một số định hƣớng cho việc thiết kế vật liệu từ dựa bon Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 Các ký hiệu & từ viết tắt ∆n: Lượng điện tích chuyển từ phân tử từ tính sang phân tử phi từ DFT: Lý thuyết phiếm hàm mật độ (Density functional theory) E: Tổng lượng Ea: Ái lực điện tử phân tử phi từ Ef: Năng lượng liên kết phân tử bánh kẹp ES: Năng lượng trạng thái singlet ET: Năng lượng trạng thái triplet Exc: Năng lượng tương quan trao đổi HOMO: Quỹ đạo phân tử cao bị chiếm (Highest occupied molecular orbital) J: Tham số tương tác trao đổi hiệu dụng K: Động 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 bởi điện tử i Danh mục hình vẽ Hình 1.1: Các dạng thù hình khác bon Hình 1.3: (a) Graphene không tồn mặt phẳng tuyệt đối, (b) hữu với mặt lồi lõm không gian chiều Hình 1.4: (a) Cấu trúc Graphene; (b) liên kết nguyên tử bon mạng graphene .7 Hình 1.5: (a) Sơ đồ biểu diễn mô men từ biên zigzac, (b) mô men từ hấp thụ nguyên tử hydro, (c) mô men từ vai nguyên tử bon bị khuyết (các mũi tên chiều mô men từ) Hình 1.6: Giản đồ cấu trúc mơ hình bánh kẹp .8 Hình 3.1: (R1) Perinaphthenyl (C13H9) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.2: (a) Phân bố mômen từ (b) quỹ đạo SOMO phân tử R1 Mật độ bề mặt 0,03 e/å3 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.3: Sơ đồ cấu trúc hình học vật liệu dạng dimer [R1]2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.4: Quỹ đạo cao bị chiếm dimer [R1]2 Mật độ bề mặt 0,03 e/å3 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.5: Cấu trúc hình học phân tử phi từ C54H18 (D) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.6: Cấu trúc hình học bánh kẹp R1/D/R1 (a) nhìn theo phương song song (b) vng góc với mặt phẳng phân tử ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.7: Bức tranh mật độ điện tử hai quỹ đạo bị chiếm cao bánh kẹp R1/D/R1 Mật độ bề mặt 0,03 e/å3 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.8: Sự phân cực spin bánh kẹp R1/D/R1 Mật độ bề mặt 0,03 e/å3 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED ii Hình 3.9: Cấu trúc hình học bánh kẹp R1/D-Fn/R1 Nguyên tử H màu trắng, nguyên tử C màu nâu, nguyên tử F màu xanh ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.10 (a): Bức tranh mật độ điện tử hai quỹ đạo bị chiếm cao bánh kẹp R1/D-F2/R1 33 Hình 3.10 (b): Bức tranh mật độ điện tử hai quỹ đạo bị chiếm cao bánh kẹp R1/D-F8/R1 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.11: Sự phân cực spin bánh kẹp R1/D-Fn/R1 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.12: Đồ thị tương quan tương tác trao đổi hiệu dụng J/kB (K) với khoảng cách phân tử từ tính (d), điện tích phân tử phi từ (n) lực điện tử phân tử phi từ (Ea) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.13: Cấu trúc hình học bánh kẹp R1/D-(CH3)n/R1 Nguyên tử H màu trắng, nguyên tử C màu xám ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.14 (a): Bức tranh mật độ điện tử hai quỹ đạo bị chiếm cao bánh kẹp R1/D-(CH3)2/R1 38 Hình 3.14 (b): Bức tranh mật độ điện tử hai quỹ đạo bị chiếm cao bánh kẹp R1/D-(CH3)4/R1 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.15: Sự phân cực spin bánh kẹp R1/D-(CH3)n/R1 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.16: Mơ hình cấu trúc xếp chồng (Stacks) 41 iii Danh mục bảng biểu Bảng 3.1 (a): Ái lực điện tử phân tử phi từ D D-Fn ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Bảng 3.1 (b): Ái lực điện tử phân tử phi từ d D-(CH3)n ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Bảng 3.2: Tham số tương tác trao đổi hiệu dụng (J/kB), khoảng cách phân tử từ tính (d), lượng điện tích chuyển từ phân tử từ tính sang phân tử phi từ (∆n), lực điện tử phân tử phi từ (Ea), lượng liên kết phân tử (Ef) bánh kẹp R1/D-Fn/R1 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Bảng 3.3: Tham số tương tác trao đổi hiệu dụng (J/kB), khoảng cách phân tử từ tính (R1-R1) (d), lượng điện tích chuyển từ phân tử từ tính sang phân tử phi từ (∆n), lực điện tử phân tử phi từ (Ea), lượng liên kết phân tử (Ef) bánh kẹp R1/D-(CH3)n/R1 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED iv v MỞ ĐẦU Các bon nguyên tố phổ biến đặc biệt Các bon nguyên tố cấu tạo nên chất hữu thể sống Với phát triển khoa học cơng nghệ, ngày có nhiều vật liệu dựa bon với tính chất đặc biệt tạo ống nano bon, vật liệu nano bon dạng hình cầu graphene Sự đời graphene mang đến niềm hy vọng lớn cho vật liệu tiên tiến tương lai Năm 2010, Andre Geim Konstantin Novoselov đoạt giải Nobel Vật lý cho cơng trình graphene làm cho cao trào nghiên cứu graphene thêm sôi động Được ca ngợi “siêu vật liệu” tương lai Graphene vật liệu dựa graphene biết đến với tính chất cơ, quang điện đặc biệt mà gần vật liệu từ dựa graphene thiết kế tổng hợp thành công mở hệ vật liệu từ với nhiều tính ưu việt so với vật liệu từ truyền thống nhẹ, có khả uốn dẻo thân thiện môi trường Việc phát vật liệu từ không chứa kim loại dựa bon mở lĩnh vực nghiên cứu hứa hẹn lại mang đến đột phá nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ [22, 31] Tuy nhiên, việc chế tạo vật liệu sắt từ dựa bon với từ độ lớn nhiệt độ trật tự cao mang tính tình cờ khó lặp lại Cơ chế tương tác từ vật liệu chưa làm rõ Trong luận văn này, dựa lý thuyết phiếm hàm mật độ, số dạng vật liệu từ dựa bon thiết kế nghiên cứu, bao gồm: đơn phân tử C13H9 (R1), dạng cặp phân tử [R1]2 dạng bánh kẹp R1/D/R1 (trong D phân tử phi từ C54H18) Kết nghiên cứu chúng tơi cho thấy chế tạo vật liệu sắt từ dạng bánh kẹp với từ độ lớn nhiệt độ trật tự từ cao Hơn nữa, để làm sáng tỏ thêm về chế phương pháp điều khiển tính chất từ vật liệu từ dạng bánh kẹp, hệ bánh kẹp dựa R1/D/R1 với cấu hình phối tử khác thiết kế nghiên cứu Kết nghiên cứu cho thấy tương tác trao đổi cấu trúc bánh kẹp định bởi chuyển điện tử phân tử từ tính phân tử phi từ Càng có nhiều điện tử chuyển từ phân tử từ tính sang phân tử phi từ tương tác sắt từ cấu trúc bánh kẹp mạnh Chính việc thay phối tử có lực điện tử lớn cho nguyên tử H ở biên phân tử phi từ tạo vật liệu dạng bánh kẹp với tương tác sắt từ mạnh Các kết nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ thêm về tính chất từ vật liệu từ dựa bon định hướng cho việc tổng hợp vật liệu sắt từ dựa bon với từ độ lớn nhiệt độ trật tự từ cao Chương GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU TỪ DỰA TRÊN CÁCBON 1.1 Giới thiệu vật liệu từ dựa Các bon Các bon nguyên tố kỳ diệu, bởi lẽ nguyên vật liệu sống Các dạng khác bao gồm chất mềm (graphite) chất cứng (kim cương) mà người biết đến Ngồi ra, có lực lớn để tạo liên kết với nguyên tử nhỏ khác, bao gồm nguyên tử bon khác, kích thước nhỏ làm cho có khả tạo liên kết phức tạp Vì thuộc tính này, bon biết đến nguyên tố tạo cỡ 10 triệu loại hợp chất khác nhau, chiếm phần lớn hợp chất hóa học Hiện nay, ngày có nhiều loại vật liệu tiên tiến với cấu trúc tính đặc biệt làm từ bon Sự phát loại vật liệu thuần bon bóng fullerene C60, ống than nano graphene mang lại niềm hy vọng ứng dụng khoa học vật liệu mơ hình thực để giải đáp thao thức lý thuyết có từ lâu vật lý chất rắn Không thế, vật liệu từ hệ mới- vật liệu từ không chứa kim loại làm từ bon mở lĩnh vực nghiên cứu khoa học đột phá khoa học công nghệ [5-7, 22, 24, 27, 31, 33, 38] Vật liệu từ không chứa kim loại tạo nên từ phân tử hữu từ tính có cấu trúc vơ phong phú, đa dạng Cấu trúc hình học chúng có ba dạng bản: đơn phân tử, cao phân tử hydro cácbon chuỗi polymer Điều đặc biệt ở đơn phân tử từ tính cấu tạo từ bon có lớp điện tử s, p khơng có tính linh động điện tử tức thân phân tử có tính phi từ Nghiên cứu về 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 [5-7, 22, 27, 31, 33, 38] Sử dụng tính tốn DFT phân bố mô men từ phân tử Đó bởi kiểu lai hóa quỹ đạo phân tử định tính phân cực spin phân tử hữu từ tính Các lai hóa quỹ đạo sp2 giúp cho điện tử linh động làm cho phân cực spin rộng hay mô men từ có tính bất định xứ, lai hóa sp3 làm điện tử linh động ngăn cản phân cực spin hay mơmen từ có tính định xứ cao Sự phủ lấp trực tiếp mô men từ thường dẫn đến tương tác phản sắt từ Để tránh tương tác phản sắt từ đơn phân tử phủ lấp trực tiếp phân tử, dạng cấu trúc dạng xếp chồng phân tử từ tính với phân từ phi từ thiết kế 1.2 “Siêu vật liệu” Graphene 1.2.1 Các dạng khác bon Kể từ Lavoisier lần đầu tiên nhắc đến cacbon với vai trị ngun tố hóa học cách hai trăm năm về trước, ơng sớm dự đoán đa dạng cấu trúc khác hình thành từ nguyên tử bon Hình vẽ mô tả độc đáo dạng cấu trúc khác Hình 1.1: Các dạng thù hình khác bon Hình 1.2: Các phân tử fullerene C60, ống nano bon, graphite xem hình thành từ graphene, tức lớp đơn nguyên tử bon xếp cấu trúc hình tổ ong Như biết, bon tồn ở vài dạng khác Dạng phổ biến bon graphite, gồm bon xếp chồng lên với với cấu trúc hình lục giác Dưới áp suất cao kim cương hình thành, dạng siêu bền bon Một dạng carbon phân tử gọi fullerene Dạng thông dụng nhất, gọi C60, gồm 60 nguyên tử bon trơng tựa bóng đá cấu tạo từ 20 hình lục giác 12 hình ngũ giác cho phép bề mặt tạo thành cầu Khám phá fullerene trao Giải Nobel Hóa học năm 1996 Một dạng giả-một chiều có liên quan bon, ống nano bon, biết tới vài thập niên qua ống nano đơn thành xuất từ năm 1993 Những ống hình thành từ graphene cuộn lại, hai đầu chúng có dạng nửa cầu giống fullerene Các tính chất điện tử ống nano kim loại đơn thành có nhiều tương đồng với graphene Người ta biết rõ graphite gồm bon hình lục giác xếp chồng lên nhau, họ lại tin đơn lẻ chế tạo ở dạng tách rời Vì thế, thật bất ngờ cộng đồng vật lí học vào năm 2004, Konstantin Novoselov, Andre Geim cộng họ cho biết lớp đơn tách rời cịn bền Lớp đơn bon gọi graphene 1.2.2 Graphene Graphene phẳng dày lớp nguyên tử nguyên tử bon với liên kết sp2 tạo thành dàn tinh thể hình tổ ong, than chì nhiều graphene ghép lại Chiều dài liên kết C-C graphene khoảng 0,142 nm Graphene phần tử cấu trúc số thù hình bao gồm than chì, ống nano bon fullerene Dưới kính hiển vi, graphene quan sát mảng lơ lửng trạng thái tự khơng phẳng mà lồi lõm mặt sóng vi mơ khơng gian chiều (Hình 1.3) (a) (b) Hình 1.3: (a) Graphene khơng tồn mặt phẳng tuyệt đối, (b) hữu với mặt lồi lõm không gian chiều Và thật thú vị biết người dùng bút chì thơng thường có khả tạo cấu trúc kiểu graphene mà thân chẳng hề hay biết Bút chì có chứa graphite, di chuyển tờ giấy, graphite bị chẻ thành lớp mỏng bám lên giấy, tạo thành chữ viết hay hình vẽ mà muốn có Một tỉ lệ nhỏ lớp mỏng chứa vài lớp chí lớp graphite, tức graphene Như vậy, khó khăn khơng phải ở chỗ chế tạo cấu trúc graphene, mà ở chỗ tách rời đủ lớn để nhận dạng mô tả đặc trưng graphene để xác nhận tính chất độc đáo Đây Geim, Novoselov, cộng họ thành công 1.2.3 Những đặc trƣng cấu trúc chế hình thành từ tính Graphene Màng graphene tạo thành từ nguyên tử bon xếp theo cấu trúc lục giác mặt phẳng (còn gọi cấu trúc tổ ong) lai hóa sp2 Trong đó, nguyên tử C liên kết với ba nguyên tử C gần liên kết  tạo bởi xen phủ vân đạo lai s-p, tương ứng với trạng thái sp2 (Hình 4b) Khoảng cách nguyên tử bon gần a= 0,142 nm Vân đạo 2pz định hướng vng góc với graphene khơng tham gia vào q trình lai hóa mà xen phủ bên với hình thành nên liên kết , liên kết không định xứ nên hình thành vùng dẫn tạo nên tính đặc biệt graphene Hình 1.4: (a) Cấu trúc Graphene; (b) Các liên kết nguyên tử bon mạng graphene Các nghiên cứu tạo mô men từ graphene hấp thụ nguyên tử Hydrogen, Flo bị khuyết thiếu nguyên tử bon (Hình 1.4) Các nano graphene hấp thụ nguyên tử Hydro Flo tạo thành liên kết hóa học kiểu sp3 làm cho ngun tử bon bão hịa về hóa trị nút mạng bị tạo thành điện tử chưa nghép cặp Cơ chế hoàn toàn tương tự nguyên tử bon bị lấy đi, kết nguyên tử bon xung quanh lai hóa điện tử hóa trị hình thành nên mơ men từ (a) (b) (c) Hình 1.5: (a) Sơ đồ biểu diễn mô men từ biên zigzac, (b) mô men từ hấp thụ nguyên tử Hydro, (c) mô men từ vai nguyên tử bon bị khuyết (các mũi tên chiều mô men từ) Tuy nhiên, tồn vật liệu dựa bon có tính sắt từ nhiệt độ phịng mang tính tình cờ, khó lặp lại [5, 6, 22, 38, 33] Hơn từ độ bão hòa chúng thường nhỏ MS 0.1–1 emu/g [22] Cho đến nay, có cơng bố về vật liệu từ dựa graphite có mơ men từ bão hòa đạt đến giá trị M S = 9.3 emu/g [38] Trong nghiên cứu lý thuyết, có vài mơ hình vật liệu từ dựa bon đề xuất, điển hình vật liệu có cấu trúc dạng bánh kẹp (sandwich) thể nhiều ưu điểm để thiết kế vật liệu sắt từ dựa bon 1.3 Giới thiệu vật liệu từ kiểu bánh kẹp Hình 1.6: Giản đồ cấu trúc mơ hình bánh kẹp Trong luận văn này, giới thiệu số kết nghiên cứu về vật liệu từ dựa bon có cấu trúc bánh kẹp R1/D/R1, R1 phân tử từ tính C13H9, D phân tử phi từ C54H18 Để tránh tương tác phản sắt từ phân tử từ tính cấu trúc dimer, phương pháp đề xuất chèn phân tử phi từ vào cặp phân tử từ tính Mơ hình bánh kẹp phân tử có từ tính phân tử phi từ thiết kế Giản đồ cấu trúc mơ hình bánh kẹp trình bày Hình 1.6 Kết tính tốn chúng tơi khẳng định tương tác trao đổi cấu trúc xếp chồng sắt từ Hơn nữa, chất tương tác trao đổi cấu trúc xếp chồng làm sáng tỏ Để khám phá phương pháp điều khiển tương tác trao đổi cấu trúc xếp chồng này, ảnh hưởng kích thước, độ âm điện phân tử phi từ chuyển điện tử từ phân tử có từ tính tới phân tử phi từ (n) tương tác trao đổi phân tử từ tính (J) nghiên cứu Chương PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Giới thiệu lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) Trong học lượng tử, để nghiên cứu hệ có N điện tử phải giải phương trình Schrưdinger để tìm hàm sóng  hệ hàm 3N biến số Cho đến nay, có lời giải xác trường hợp nguyên tử hyđro (bài toán điện tử, N = 1) Đối với phân tử hyđro giải gần phương trình Schrưdinger Về mặt giải tích, chưa có phương pháp giải xác phương trình Schrưdinger hệ nhiều điện tử Lý thuyết phiếm hàm mật độ (Density-functional Theory, DFT) cách tiếp cận khác mà thực hóa việc nghiên cứu hệ nhiều hạt DFT lý thuyết đại dựa nền tảng học lượng tử DFT dùng để mơ tả tính chất hệ điện tử nguyên tử, phân tử, vật rắn… Điểm cốt yếu lý thuyết tính chất hệ N điện tử biểu diễn thông qua hàm mật độ điện tử hệ (là hàm biến tọa độ khơng gian) thay hàm sóng 3N biến tọa độ khơng gian học lượng tử Vì vậy, DFT có ưu điểm lớn (và sử dụng nhiều nhất) việc nghiên cứu tính chất hệ vật liệu từ nguyên tử, phân tử chất rắn… TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng anh Born M., Blinder S M (1927), “Annalen der physic”, Physik, 84, pp 457-484 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 10 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-Fermi-DiracWeizsäcker 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 11 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 B 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 12 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 13 ... GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU TỪ DỰA TRÊN CÁCBON 1.1 Giới thiệu vật liệu từ dựa Các bon Các bon nguyên tố kỳ diệu, bởi lẽ nguyên vật liệu sống Các dạng khác bao gồm chất mềm (graphite) chất cứng (kim... KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Trang TÍNH CHẤT TỪ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU DỰA TRÊN CÁC BON CÓ CẤU TRÚC BÁNH KẸP Chuyên ngành: Vật Lý Nhiệt Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC... giới thiệu số kết nghiên cứu về vật liệu từ dựa bon có cấu trúc bánh kẹp R1/D/R1, R1 phân tử từ tính C13H9, D phân tử phi từ C54H18 Để tránh tương tác phản sắt từ phân tử từ tính cấu trúc dimer,