Khảo sát cấu trúc hợp kim fe c hai chiều bằng phương pháp mô phỏng trên máy tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA o0o NGUYỄN VĂN TÙNG KHẢO SÁT CẤU TRÚC HỢP KIM Fe-C HAI CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH Chuyên ngành : Vật lý kỹ thuật Mã số : 60 52 04 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2018 Cơng trình đuợc hồn thành tại: Truờng Ðại học Bách Khoa – ÐHQG-HCM Cán huớng dẫn khoa học: Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ đuợc bảo vệ Truờng Ðại học Bách Khoa, ÐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Truởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đuợc sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ÐỒNG TRUỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Văn Tùng MSHV:1570797 Ngày, tháng, năm sinh: 23 / 03 / 1986 Nơi sinh: Quảng Nam Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số : 60 52 04 01 I TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT CẤU TRÚC HỢP KIM Fe-C HAI CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát cấu trúc tính chất nhiệt động lực học mơ hình Fe-C với thành phần khác hình thành từ trạng thái lỏng III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/07/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GS TS VÕ VĂN HOÀNG Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) I MỤC LỤC MỤC LỤC I LỜI CẢM ƠN -III LỜI CAM ĐOAN - IV DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT V DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ - VI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu 2D: Khám phá triển vọng 1.2 Màng Fe hay hợp Fe-C hai chiều? CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG - 13 2.1 Phương pháp động lực học phân tử - 13 2.2 Mô hình thành hợp kim Fe-C hai chiều từ trạng thái lỏng 17 2.2.1 Thế tương tác cho hệ FeC - 17 2.2.2 Các chi tiết mơ hình vật liệu mô 19 2.2.3 Các phần mềm sử dụng luận văn - 21 II CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - 22 3.1 Khảo sát tính chất nhiệt động học thay đổi cấu trúc (mơ hình Fe50C50) - 22 3.1.1 Sự thay đổi hàm phân bố xuyên tâm - 22 3.1.2 Sự biến đổi lượng toàn phần nguyên tử theo nhiệt độ - 25 3.1.3 Trật tự định hướng liên kết - 26 3.1.4 Sự thay đổi số phối vị 28 3.1.5 Sự thay đổi phân bố góc theo nhiệt độ 35 3.2 Khảo sát mơ hình 300K (mơ hình Fe50C50) 37 3.2.1 Trực quan mơ hình 300K - 37 3.2.2 Phân bố độ dài liên kết nguyên tử 37 3.2.3 Số phân bố phối vị - 39 3.2.4 Phân bố góc liên kết - 40 3.2.5 Phân bố vòng cấu trúc - 41 3.2.6 Khảo sát khuyết tật mơ hình 42 3.2.7 Thể trực quan chuyển pha mơ hình, phân tích chế nguyên tử trình chuyển pha 44 3.3 Mạng sắt cacbua hai chiều hình thành từ mơ hình Fe75C25 Fe25C75 47 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 51 4.1 Kết luận - 51 4.2 Hướng phát triển đề tài 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 III LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, học viên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy GS TS Võ Văn Hoàng tin tưởng giao cho học viên đề tài nghiên cứu thú vị Xin cảm ơn thầy tận tình hướng dẫn, dạy hỗ trợ tài liệu hữu ích giúp học viên hồn thành luận văn Học viên xin bày tỏ ngưỡng mộ thầy kiến thức sâu rộng công bố khoa học giá trị thầy Cảm ơn tảng thầy gây dựng nên, giúp hệ trẻ chúng em có hội tiếp cận khoa học cách chân Học viên gửi lời cảm ơn chân thành đến anh chị, bạn nhóm Vật lý tính tốn, khoa Khoa học ứng dụng, trường Đại học Bách Khoa có hỗ trợ kiến thức nhiệt tình chia kinh nghiệm cho học viên trình thực đề tài Học viên biết ơn thầy PGS TS Huỳnh Quang Linh, thầy PGS TS Trần Minh Thái, Thầy TS Đinh Sơn Thạch cô TS Trần Thị Ngọc Dung truyền đạt cho học viên nhiều kiến thức quý báu suốt khóa học thạc sĩ trường Cuối cùng, xin cảm ơn ba mẹ động viên khích lệ con, ln chan chứa hy vọng vào trưởng thành học tập Cảm ơn em gái, thương yêu động viên anh hai đoạn đường Cảm ơn người thân thương gia đình ln có lời hỏi thăm ân cần, tình cảm Cảm ơn tất học viên cao học Vật lý kỹ thuật K-2015 bạn thực cho khoảnh khắc đẹp đẽ, hào hứng hạnh phúc thời học Chúng ta học viên bạn học nghĩa! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2017 Học viên Nguyễn Văn Tùng IV LỜI CAM ĐOAN Học viên xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu riêng học viên hướng dẫn GS TS Võ Văn Hoàng Các số liệu, hình vẽ, đồ thị liên quan đến kết học viên thu luận văn hoàn tồn trung thực, khách quan Tp.Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2017 Học viên Nguyễn Văn Tùng V DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2D Two-dimensional Hai chiều 3D Three-dimensional Ba chiều Second-nearest-neighbor Modified Thế tương tác 2NN Embedded -atom method MEAM BCC Body-centered cubic Lập phương tâm khối BCN Boron Carbon Nitride Boron cacbon nitrat DFT Density Funcionary theory Lý thuyết phiếm hàm mật 2NN MEAM độ EAM Embedded -atom method Thế tương tác EAM FCC Face-centered cubic Lập phương tâm mặt HCP Hexagonal close-packed Lục giác xếp chặt MD Molecular Dynamics Động lực học phân tử MEAM Modified Embedded -atom method Thế tương tác MEAM RDF Radial Distributional Funcion Hàm phân bố xuyên tâm TEM Transmission electron microscope Kính hiển vi điện tử truyền qua VI DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hình ảnh màng sắt đơn lớp hai chiều chụp từ kính hiển vi điện tử truyền qua cường độ lớn .8 Hình 1.2 Cấu trúc Fe1C1 Fe2C2 lỗ graphene theo mô [33] 10 Hình 1.3 (a) Hợp chất Fe1C1, (b) hợp chất Fe2C2 11 Hình 2.1 Sơ đồ khối bước tiến hành mô MD 16 Hình 2.2 Các bước tiến hành mơ hình thành màng sắt cacbua hai chiều từ trạng thái lỏng 20 Hình Minh họa cách xác định hàm phân bố xuyên tâm .22 Hình Sự thay đổi hàm phân bố xuyên tâm theo nhiệt độ .24 Hình 3 Sự phụ thuộc lượng toàn phần nguyên tử nhiệt độ .25 Hình Trật tự định hướng liên kết (Ψ4) 27 Hình Sự thay đổi số phối vị trung bình nhiệt độ giảm 30 Hình Số phối vị Fe quanh nhiệt độ chuyển pha (chỉ xét liên kết Fe-Fe) .32 Hình Số phối vị Fe quanh nhiệt độ chuyển pha (chỉ xét liên kết Fe –C) .33 Hình Số phối vị C quanh nhiệt độ chuyển pha (chỉ xét liên kết C-C) 34 Hình Số phối vị C quanh nhiệt độ chuyển pha (chỉ xét liên kết C-Fe) 35 Hình 10 Phân bố góc liên kết theo nhiệt độ .36 Hình 11 Hình mơ tả mơ hình màng mỏng Fe-C 300K 37 Hình 12 Phân bố độ dài liên kết 300 K 38 Hình 13 Số phân bố phối vị 300 K 39 Hình 14 Phân bố liên kết góc 300 41 Hình 15 Vịng theo tiêu chí Guttman [59] 42 Hình 16 Phân bố vịng cấu trúc mơ hình 42 Hình 17 Khuyết tật mơ hình 300K 43 Hình 18 Trực quan mơ hình theo nhiệt độ 3600K đến 2900K 45 VII Hình 19 Trực quan mơ hình theo nhiệt độ 2600K đến 300K 46 Hình 20 Mơ hình Fe75C25 thu 300 K 48 Hình 21 Mơ hình Fe25C75 thu 300 K .49 Hình 22 Sự thay đổi lượng toàn phần theo nhiệt độ ( Fe75C25) 49 Hình 23 Sự thay đổi lượng toàn phần theo nhiệt độ ( Fe25C75)………… 50 45 3600 K 3400 K 3200 K 2900 K (a) Trực quan mơ hình theo nhiệt độ 3600K đến 2900 K Hình 3.18.Trực quan mơ hình theo nhiệt độ 3600K đến 2900K Các hình ảnh trực quan cho thấy, 3600K 3400K mơ hình ngun tử có dạng tương đồng, nguyên tử phân bố xa dẫn đến liên kết thưa thể cấu trúc chất lỏng Ở nhiệt độ 3200K phần nhỏ nguyên tử bắt đầu cụm lại, dần tinh thể hóa Đến 2900K phần nhỏ mơ hình tinh thể hóa phần lại trạng thái lỏng Đến 2600K ta thấy nửa mơ hình tinh hóa Tại 2300 K mơ hình gần tinh thể hóa hồn tồn, hình trực quan cho thấy cấu trúc trúc không khác nhiều so với 2000K ( nhiệt độ cuối trình 46 2600 K 2300 K 2000K 300 K Hình 3.19 Trực quan mơ hình theo nhiệt độ 2600K đến 300K tinh thể hóa), nhiên, rõ ràng 2000K khuyết tật hình thành rõ nét Tại 300 K, mơ hình tinh thể hóa hồn tồn, cấu trúc liên kết, góc liên kết định hình rõ ràng tạo màng lưới vng sắc Khuyết tật đình hình rõ rệt Cần lưu ý, từ lúc bắt đầu chuyển pha 3200K đến nhiệt độ 2600K ta thấy hóa rắn 1/2 mơ hình, xong từ 2600K đến 2300K mơ hình xem hóa rắn hồn tồn Chứng tỏ giá trị nhiệt chuyển pha chọn 2600K phù hợp 47 Sau nhiệt độ tốc độ tinh thể tăng nhanh Hơn nữa, q trình chuyển pha ta thấy có tồn đồng thời pha rắnlỏng vùng nhiệt độ chuyển pha chuyển sang tinh thể hoàn tất, khác với kịch khác khảo sát trình nguyên tử kết cụm đồng loạt dần chuyển sang rắn [33,53] Điều có nét tương đồng kịch đặc biệt trình chuyển pha cementit mô [52] 3.3 Mạng sắt cacbua hai chiều hình thành từ mơ hình Fe75C25 Fe25C75 Khi làm lạnh hai mơ hình Fe75C25 Fe25C75 (mỗi mơ hình có 2400 ngun tử) trạng thái lỏng từ 6000K xuống đến 300K, đề tài thu mạng hai chiều 300K trực quan hóa phần mềm VMD hình 3.20 3.21 Hình 3.20 cho thấy màng Fe75C25 hỗn hợp gồm phần lớn cấu trúc ô vuông dạng Fe1C1 ô vuông loại bị khuyết nguyên tử C giữa, đan xen tạo thành vài vùng tương đối đồng (bằng mô thử nghiệm với tỉ lệ Fe C khác nhau, học viên tìm thấy với thành phần Fe70C30 mơ hình thu nhiều mạng lưới đan xen hai loại cấu trúc vng nhiều nhất) Ngồi ra, mơ hình xuất nhiều khuyết tật vacancy lớn, làm méo mó liên kết có xen kẻ vơ trật tự tam giác hình thành từ ba nguyên tử Fe Ở vùng biên dưới, mạng lưới tam giác Fe hai chiều hình thành bao vây mơ hình Cấu trúc mạng lưới tam giác hình thành ngun tử sắt cịn dư (khơng liên kết với nguyên tử C) tụ lại hoàn toàn phù hợp với công bố trước màng sắt hai chiều [33] Rõ ràng, với cấu trúc mơ hình dạng đa tinh thể gồm màng ironene, mạng lưới ô vuông Fe1C1 ô vuông khuyết nút C giữa, khả mơmen từ mơ hình cao nhiều so với Fe50C50 Những ô vuông sắt khuyết C nằm màng liên kết thưa C hồn tồn trùng hợp với cấu trúc ô vuông thực nghiềm màng Fe graphene J Zhao [27] Thật thú vị khảo sát màng với lượng lớn nguyên tử xác định từ tính Ngồi ra, q trình khảo sát nhiệt độ chuyển pha mơ hình phức tạp Ở đây, học viên không khảo sát chi tiết mà thảo luận đưa vài thông tin hỗ trợ có liên quan 48 b) a) Hình 3.20 Mơ hình Fe75C25 thu 300 K ( Fe màu đỏ, C màu vàng): a) tồn mơ hình; b) góc mơ hình phóng to Từ mơ hình, rõ ràng thấy số phối vị ngun tử vùng bên mơ hình nhỏ ngun tử mơ hình Fe50C50 xét bán kính cắt nguyên tử thưa hơn, nhiều khuyết tật Ranh giới cấu trúc ô vuông màng sắt đơn chất thể liên kết khơng đồng có nhiều khuyết tật lớn vùng này, cho thấy không bền vững Tuy nhiệt độ chuyển pha màng sắt đơn lớp hai chiều vào khoảng 2640K theo [33] Nhưng màng lưới tam giác bao vây chiếm số lớn ngun tử mơ hình, ngồi cịn chịu tương tác nguyên tử khác trình chuyển động nhiệt, khả nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ đơng đặc để hình thành mạng lưới thấp so với Fe50C50 Và học viên khảo sát đồ thị biểu diễn thay đổi lượng toàn phần theo nhiệt độ trình làm lạnh từ 6000K (Hình 3.22) Học viên xác định mơ hình có nhiệt độ hóa rắn hoàn toàn vào khoảng 1100K Nhiệt độ chuyển pha ước đốn lớn giá trị khơng q xa Với mơ hình Fe25C75 300 K thu từ trạng thái lỏng thể trực quan Hình 3.21, cho thấy có hai loại mạng tinh thể gần riêng biệt, liên kết với vùng ranh giới ngắn, mạng tinh thể vng Fe1C1 tương tự mơ hình 49 a) b) Hình 3.21 Mơ hình Fe25C75 thu 300 K (Fe màu đỏ, C màu vàng): a) tồn mơ hình; b) góc mơ hình phóng to Fe50C50 màng graphene với đa số vịng Ngồi ra, có nhiều cụm nguyên tử không liên kết nằm rải rác mơ hình Học viên khảo sát thay đổi lượng tồn phần theo nhiệt độ mơ hình theo Hình 3.23 nhiệt độ hóa rắn hồn tồn mơ hình vào khoảng 1830K Hình 3.22 Sự thay đổi lượng toàn phần theo nhiệt độ ( Fe75C25) 50 Hình 3.23 Sự thay đổi lượng toàn phần theo nhiệt độ ( Fe25C75) Như hai mơ hình (cùng số tỉ lệ Fe C khác trình thực hành) thấy xuất cấu trúc ô vuông Fe1C1 Các cấu trúc khác có tồn khuyết tật cấu trúc Cho thấy cấu trúc đặc trưng cho màng hợp kim sắt cacbua hai chiều Ngoài ra, lượng Fe C dư mơ hình đạt đến bão hịa q trình hình thành liên kết Fe-C tụ lại thành mạng đơn chất riêng dạng hai chiều nghiên cứu trước mô Điều cho thấy, 2NN MEAM dùng đề tài đáng tin cậy, Lee thảo luận [52] tốt cho đơn chất riêng biệt 51 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 4.1 Kết luận Đề tài thực mô MD trình tao màng sắt cacbua hai chiều từ trạng thái lỏng với mơ hình Fe50C50 chứa 6000 ngun tử từ trạng thái lỏng Mơ hình ban đầu chứa nguyên tử có phân bố ngẫu nhiên hồi phục 6000 K để đạt trạng thái lỏng hoàn tồn Sau đó, mơ hình làm lạnh với tốc độ   1011 K / s xuống 300K sử dụng tương tác 2NN MEAM Sau đề tài tiến hành phân tích tính chất nhiệt động lực học, thay đổi cấu trúc làm lạnh, chế nguyên tử trình chuyển pha đặc biệt khảo sát cấu trúc mơ hình 300 K Trong đó, hai mơ hình với thành phần Fe75C25 Fe25C75 mô tương tự với số ngun tử cho mơ hình 2400K nhằm phân tích vài chi tiết mang tính bổ sung Đề tài đạt số kết quan trọng sau: • Nhiệt độ đông đặc màng sắt cacbua hai chiều từ thành phần Fe50C50 khoảng 2600K Mơ hình cuối thu 300K màng tinh thể lưới vng có cấu trúc dạng F1C1, số liên kết Fe-Fe 2.62Å, C-C 2.62Å Fe-C 1.84 Å • Cấu trúc vuông Fe1C1 cấu trúc bền nhất, đại diện cho màng sắt cacbua hai chiều Do nói màng sắt cacbua hai chiều tức nói đến thành phần Fe50C50 Khơng tìm thấy cấu trúc Fe2C2 cho bền theo tính tốn lượng tử • Q trình màng sắt cacbua hai chiều đông đặc chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn chuyển pha loại biểu không thật rõ nét hệ ruy băng ( nanoribbon) đặc trưng tính chất hệ Fe-C ảnh hưởng kích thước mơ hình Cơ chế nguyên tử chuyển pha từ trạng thái lỏng sang rắn màng sắt cacbua mơ tả sau: Ban đầu mơ hình trạng thái lỏng, hạ nhiệt độ nguyên tử bắt đầu cụm lại, nhiệt độ giảm cụm lan mơ hình chuyển sang rắn Sau nhiệt độ chuyển pha 2600 K, số cụm tăng nhanh 52 mơ hình đạt tinh hóa gần hồn tồn Lưu ý, có đặc biệt đây, cụm khơng lan mơ hình, mà số cụm xuất phần mơ hình tăng lên dần từ Phần cịn lại lỏng hồn tồn, cho thấy có tương đồng so với chuyển pha cementit, tức chuyển pha, thay cụm lan đồng chuyển dần sang rắn gần tồn hình thành hai pha lỏng rắn lúc mơ hình Các cụm bên phần rắn dần lan phần lỏng mơ hình dần tinh thể hồn tồn sau nhiệt chuyển pha • Ở màng lưới tinh thể cấu trúc ô vuông 300K màng lưới ô vuông không hồn hảo Ngồi có khuyết tật tam giác đơi, khuyết tật nút vacancy nhiều kích cỡ, cấu trúc vng méo mó, xuất cụm tam giác, tứ giác quanh biên vacancy lớn • Mơ hình Fe75C25 300K cấu trúc đa tinh thể phức tạp gồm số vùng mạng lưới ô vuông Fe1C1 xen kẻ ô vuông bị khuyết nguyên tử C (khi tỉ lệ Fe70C30 mạng lưới xuất cực đại), vùng khác lại cho thấy xen kẻ phức tạp cụm tam giác Fe, hai loại ô vuông nhiều khuyết tật khác Bên ngoài, hai vùng biên vây quanh màng ironene Nhiệt độ đông đặc hồn tồn mơ hình vào khoảng 1100K Màng xen kẻ hai loại ô vuông Fe1C1 loại khuyết C có khả liên quan đến cấu trúc vng màng Fe thu từ thực nghiệm Zhao • Mơ hình Fe25C75 mạng gồm hai phần kết dính phần biên ngắn màng graphene khơng hồn hảo gồm nhiều vịng khuyết tật màng lưới ô vuông sắt cacbua hai chiều Đồng thời xuất nhiều cụm nguyên tử rãi rác không liên kết Mơ hình hồn tồn đơng đặc khoảng 1850K 4.2 Hướng phát triển đề tài • Tạo mơ hình 300 K dạng mạng lưới ô vuông sắt cacbua, nung nóng đến lỏng hồn tồn, khảo sát q trình nhiệt động lực học giúp hiểu sâu sắc toàn diện chế chuyển pha vật liệu 53 • Một số dùng cho hợp kim FeC dùng mang tính nội bộ, số có nhiều hạn chế có khả nâng cấp sau Có thể mơ thử nghiệm nhằm tìm quán đầy đủ màng sắt cacbua • Mơ với số nguyên tử lớn hơn, lên đến 10000 nguyên tử nhằm tăng độ xác khảo sát khuyết tật Nghiên cứu ảnh hưởng khuyết tật lên mơ hình vật liệu • Với cấu trúc xen kẻ hai loại cấu trúc vng mơ hình Fe75C25 rõ ràng mơmen từ spin lớn mômen từ màng sắt cacbua, nên mơ số lớn ngun tử khảo sát chi tiết hơn, khả cao ô vuông sắt thu từ thực nghiệm tương đồng cấu trúc Ngồi , đối tượng thú vị để nghiên cứu màng đa tinh thể (polycrystal) • Thay đổi tốc độ làm lạnh để khảo sát q trình hình thành màng sắt cabua vơ định hình 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S.Z Butler, "Progress, challenge, and opportunities in two-demensional material beyond Graphene,” ACS Nano, vol 7, pp 2898-2926, 2013 [2] K.S Novoselov, A.K Geim, S.V Morozov, D Jiang, Y Zhang, S.V Dubonos, I.V Grigorieva, A.A Frisov, "Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films," Science , vol 306, p 666, 2004 [3] R E Peierls, "Remarks on transition temperatures," Helv Phys Acta (Suppl II), vol 7, p 81, 1934 [4] L.D Landau, "Zur Theorie der phasenumwandlungen II," Phys Z Sowjetunion, vol 11, p 26, 1937 [5] N.D Mermin, "Crystalline Order in Two Dimensions," Phys Rev, vol 176, p 250, 1968 [6] V.V.Hoàng, Mơ vật lý Hồ Chí Minh, Việt Nam: NXB ĐHQG tp.HCM, 2016 [7] Y.Lin and J.W.Connell, "Advances in 2D Boron Nitride Nanostructures: Nanosheets, Nanoribbons, Nanomeshes, and Hybrids with Graphene," Nanoscale, vol 4, pp 6908-6939 , 2012 [8] X.Li and H.W.Zhu, "Two-dimensional MoS2:Properties, preparation, and applications," Journal of Materiomics, vol 1, pp 33-34, 2015 [9] E Bekaroglu, M Topsakal, S Cahangirov, and S Ciraci, "First-principles study of defects and adotoms in silicon carbide honeycomb structures," Phys.Rev.B, vol 81, p 075433, 2010 [10] H.Sahin, S Cahangirov, M Topsakal, E Bekaroglu, E Akturk, R T Senger, S Ciraci, "Monolayer honaycomb tructures of group-IV elements and III-V binary compounds: First-Principles calculations," Phys.Rev.B, vol 80, p 155453, 2009 [11] X.Lin, S Lin, Y Xu, A A Hakro, T Hasan, B Zhang, B Yu, J Luo, E Li , H Chen , "Ab initio study of electronic and optical behavior of two-demensional silicon carbide," J.Mater Chem C, vol 1, pp 2131-2135, 2013 55 [12] S.S Lin, "Light-Emitting Two-Dimensional Ultrathin Silicon Carbide," J Phys Chem C, vol 116, pp 3951-3955, 2012 [13] H Duan, N Yan, R Yu, C.-R Chang, G Zhou, H.-S Hu, H Rong, Z Niu, J Mao, H Asakura, T Tanaka, P J Dyson, J Li, Y Li, "Ultrathin rhodium nanosheets," Nat Comm., vol 5, p 3093, 2014 [14] P Koskinen and T Korhonena, "Plenty of motion at the bottom: atomically thin liquid gold membrane," Nanoscale, vol 7, p 10140, 2015 [15] L.M Yang, V Bacic, I.A Popov, A.I Boldyrev, T Heine, T Frauenheim, E Ganz, J Am, "A Novel Two-Dimensional Copper-Silicon Material," Chem Soc , vol 137, p 17545, 2015 [16] L.M Yang, I.A Popov, A.I Boldyrev, T Heine, T Frauenheim, E Ganz, "Post-anti-van't Hoff-Le Bel motif in atomically thin germanium–copper alloy film," Phys Chem Chem Phys., vol 17, no 27, pp 17545-17551, 2015 [17] L.M Yang, T Frauenheim, E Ganz, "The new dimension of silver ," Phys Chem Chem Phys., vol 17, no 39, p 19695, 2015 [18] L.M Yang, M Dornfeld, T Frauenheim, E Ganz, "Glitter in a 2D monolayer," Phys Chem Chem Phys., vol 17, pp 26036-26042 , 2015 [19] L.M Yang, I.A Popov, T Frauenheim , A.I Boldyrev, T Heine, V Bacic, E Ganz, "Revealing unusual chemical bonding in planar hyper-coordinate Ni2Ge and quasi-planar Ni2Si two-dimensional crystals," Phys Chem Chem Phys., vol 17, no 39, pp 26043-26048 , 2015 [20] L.M Yang and E Ganz, "Adding a new dimension to the chemistry of phosphorus and arsenic," Phys Chem Chem Phys., vol 18, no 26, pp 1758617591 , 2016 [21] L.M Yang, A.B Ganz, M Dornfeld, E Ganz, "Computational Study of Quasi2D Liquid State in Free Standing Platinum, Silver, Gold, and Copper Monolayers," Condens Matter., vol 1, p 1, 2016 [22] L.M Yang, T Frauenheim, E Ganz , "Properties of the Free-Standing Two- 56 Dimensional Copper Monolayer," J Nanomater., vol 2016, no 36 , November 2016 [23] J.P Bucher, D.C Douglas, L.A Bloomfield, "Magnetism properties of free conalt clusters," Phys Rev Lett, vol 66, p 3052, 1991 [24] I M L Billas, A Chatelain, W A de Heer, "Magnetism from the Atom to the Bulk in Iron, Cobalt, and Nickel Clusters," Science, vol 265, p 1682, 1994 [25] G Prinz and K Hathaway, "Special Issue: Magnetoelectronics," Phys Today, vol 48, no 4, p 24, 1995 [26] A.J Cox, J G Lourderback, S E Apsel, L.A Bloomfield, "Magnetism in 4dtransition metal clusters," Phys Rev B, vol 49, pp 12295-12298, May 1994 [27] J Zhao, Q Deng, A Bachmatiuk, G Sandeep, A Popov, J Eckert, M H.Rümeli, "Free-Standing Single-Atom-Thick Iron Membranes Suspended in Graphene Pores," Science , vol 343, p 1228, 2014 [28] B Dai, L Fu, Z Zou, M Wang, H Xu S Wang, Z Liu, "Rational design of a binary metal alloy for chemical vapour deposition growth of uniform single-layer graphene," Nat Commun , vol 2, p 522, 2011 [29] Y.C Lin, C.C Lu, C.H Yeh, C Jin, K Suenaga, P.W Chiu, "Graphene Annealing," ACS Nano, vol 5, p 2362, 2011 [30] J.P Perdew, K Burke, M Ernzerhof, "Generalized Gradient Approximation Made Simple ," Phys Rev Lett., vol 77, p 3865, 1996 [31] W Yang and H Wang, "Nanomechanics of graphene and nanocrystal," Procedia IUTAM, vol 10, p 273, 2014 [32] M.R Thomsen, S.J Brun, T.G Pedersen, "Stability and magnetization of freestanding and graphene-embeded iron membranes," Phys Rev B, vol 91, p 125439 , 2015 [33] V.V Hoang,V.P Tai, T.K Thinh, N.H Giang, "Ironne – A new 2D material,” Comput Mater Sci, vol 126, p 446, 2017 [34] J Zhao, Q Deng, A Bachmatiuk, G Sandeep, A Popov, J Eckert, M H Rummeli, "Free-Standing Single-Atom-Thick Iron Membranes Suspended in Graphene Pores," Science , vol 343, p 1228, 2014 57 [35] B.J Alder and T.E Wainwright, "Studies in Molecular Dynamics I.General Method," J Chem Phys, vol 31, p 459, 1959 [36] B.J Alder and T.E Wainwright, "Phase Transition for a Hard Sphere System," J Chem Phys, vol 27, p 1208, 1957 [37] L Verlet, "Computer "Experiments" on Classical Fluids I Thermodynamical Properties of Lennard-Jones Molecules," Phys Rev, vol 159, p 98, 1967 [38] M.S Daw and M.I Baskes, “Semiempirical, Quantum Mechanical Calculation of Hydrogen Embrittlement in Metals,” Phys Rev Lett., vol 50, no 17, pp 1285– 1288,1983 [39] M.S Daw and M.I Baskes, “Embedded-atom Method: Derivation and Application to Impurities, Surfaces, and Other Defects in Metals,” Phys Rev B, vol 29, no 12, pp 6443–6454, 1984 [40] G Simonelli, R Pasianot, and E Savino, “Embedded-Atom-Method Interatomic Potentials for BCC-iron,” Mat Res Soc Symp Proc., vol 291, p 567, 1993 [41] J Häglund, G Grimvall, and T Jarlborg, “Electronic Structure, X-ray Photoemission Spectra, and Transport Properties of FeC (Cementite),” Phys Rev B, vol 44, no 7, pp 2914–2919, 1991 [42] M.I Baskes, “Modified Embedded-atom Potentials for Cubic Materials and Impurities,” Phys Rev B, vol 46, no 5, pp 2727–2742, 1992 [43] B J Lee and M I Baskes, “Second Nearest-Neighbor Modified EmbeddedAtom-Method Potential,” Phys Rev B, vol 62, no 13, pp 8564–8567, 2000 [44] B J Lee, M I Baskes, H Kim, and Y K Cho, “Second Nearest-Neighbor Modified Embedded-Atom-Method Potentials for BCC Transition Metals,” Phys Rev B, vol 64, pp 1–11, 2001 [46] B J Lee, “A Modified Embedded-Atom-Method Interatomic Potential for the Fe-C System,” Acta Mat., vol 54, pp 701–711, 2006 [47] C M Fang, M A van Huis, B J Thijsse, H W Zandbergen, "Stability and crystal strutures of iron carbides: A comparision between the semi-empirical 58 modified embedded atom method and quantum mechanical DFT calculatios," Phys Rev B, vol 85, p 054116, 2012 [48] W Callister and D Rethwisch, Materials Science and Engineering: An intoduction, 7th ed NewYord: Wiley, 2007 [49] K.O E Henriksson and K Nordlund, "Simulations of cementite: An analytical potential for the Fe-C system," Phys Rev B , vol 79, p 144107, April 2009 [50] Paul Erhart, "Analytic bond-order potential for atomistic simulations of zinc oxide," J Phys Condens Matter , vol 18, p 6585, 2006 [51] K.Albe, K Nordlund, and R S Averback, "Modeling the metal-semiconductor interaction: Analytical bond-order potential for platinum-car-bon," Phys Rev B , vol 65, p 195124, 2002 [52] S.I.Liyanage, S –G Kim, J Houze, S Kim, M A Tschopp, M I Baskes, M F Horstemeyer, "Struture, elastic, and thermal properties of cementile (Fe3C) calculated using a modified embedded atom method," Phys Rev B, vol 89, p 094102, 2014 [53] V.V Hoang and H.T C My, "Free-standing silicene obtained by cooling from 2D liquid Si: structure and thermodynamic properties," J Phys D: Appl Phys , vol 47, no 49, 2014 [54] T.P Duy and V V Hoang, "Atomic mechanism of homogeneous melting of bcc Fe at the limit of supperheating," Phys B, vol 407, pp 978-984, 2012 [55] H Okamoto, "The C-Fe (carbon-iron) system," Journal of Phase Equilibria, vol 13, no 5, pp 543–565, October 1992 [56] D.K Belashchenko, A Mirzoev, O Ostrovski, "Molecular Dynamics Modelling of Liquid Fe-C alloys," High Temp Mater Proc., vol 30, pp 297-303, 2011 [57] D.R Nelson and B I Halperin, "Dislocation-mediated melting in two dimensions," Phys Rev B , vol 19, p 2457, 1979 [58] V.V Hoang and N T Hieu, "Formation of Two-Dimensional Crystals with Square Lattice Structure from the Liquid State," J Phys Chem C, vol 120, pp 18340–18347 , 2016 59 [59] M.S Division, "Ring structure of the crystalline and amorphous forms of silicon dioxide," J Non-Crys Solids, vol 116, pp 145–147, 1990 [60] P.O Lehtinen, A.S Foster, Y Ma, A.V.Krasheninnikov, R.M Nieminen , "Irradiation-Induced Magnetism in Graphite: A Density Functional Study," Phys Rev Lett., vol 93, p 187202, 2004 [61] S Haldar, B.S Pujari, S Bhandary, F Cossu, O Eriksson, D.G Kanhere, B Sanyal, "Fen (n =1-6) clusters chemisorbed on vacancy defects in graphens: Stability, spin-dipole moment,and magnetic anisotropy," Phys Rev B , vol 89, p 204411, May 2014 ... đó, h? ?c viên th? ?c hiện: Khảo sát c? ??u tr? ?c hợp kim Fe- C hai chiều phương pháp mơ máy tính Để nghiên c? ??u trình hình thành màng tinh thể sắt cacbua khảo sát tính chất nhiệt động l? ?c h? ?c c? ??u tr? ?c mơ... Nam Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số : 60 52 04 01 I TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT C? ??U TR? ?C HỢP KIM Fe- C HAI CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát c? ??u tr? ?c tính. .. tương ứng Fe7 5C2 5 Fe2 5C7 5 cho thấy tồn c? ??u tr? ?c ô vuông Fe1 C1 C? ?c nguyên tử Fe dư mô hình Fe7 5C2 5 hình thành màng đơn chất ironene vây quanh c? ??u tr? ?c ph? ?c tạp bên Trong đó, mơ hình Fe2 5C7 5 c? ? hình