Mở moơt cửa soơ ChemicalSample trong CAChe và dùng các cođng cú đeơ thiêt kê moơt vòng benzene roăi gaĩn hai nguyeđn tử cụa moơt trong sô các nguyeđn tô thuoơc nhóm Halogen vào vị trí 1,4. Dùng menu: Experiment chĩn New đeơ vào hoơp thối mới. Trong hoơp thối này, tiêp túc chĩn Property: Optimized geometry roăi nhâp chuoơt vào nút Start đeơ tôi ưu hóa câu trúc phađn tử và được kêt quạ như Hình 2.4. Các phađn tử đeău có tính đôi xứng.
Hình 2.4: Câu trúc phađn tử sau khi tôi ưu hóa a) C6H4F2, b) C6H4Cl2, c) C6H4Br2, d) C6H4I2
Trở lái menu View chĩn Show Electrons ta kieơm tra được đieău kieơn ba caịp đieơn tử lieđn kêt gép đođi moêi phía từ các nguyeđn tử thuoơc nhóm Halogen như Hình 2.5.
Từ menu: Experiment chĩn New và cháy chương trình tính các múc trong hoơp thối Property: UV-visible transitions, HOMO & LUMO, All molecular orbitals, van der Waals surface… Các kêt quạ được đieău khieơn tự đoơng nhớ vào file dữ lieơu trong cùng thư múc với file *.csf (phađn tử mà ta đã thiêt kê).
Rât nhieău tham sô Vaơt lý và Hóa hĩc cụa phađn tử được cung câp sau khi cháy chương trình trong hoơp thối Property. Đeơ tính dòng IDS cụa transistor phađn tử caăn xác định được vùng hóa trị, vùng câm thođng qua chư sô mức naíng lượng thâp nhât trong vùng dăn - Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) và mức naíng lượng cao nhât trong vùng hóa trị - Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO). Vùng dăn được xác định qua LUMO, LUMO+1, … LUMO+5 và các mức LUMO tiêp theo. Ngoài ra chúng ta caăn xem xét maơt đoơ mức trong moêi LUMO và sô mức trong đó. Tuy nhieđn, giới hán tređn cụa vùng dăn chính là mức 0 eV. Các mức naíng lượng cao hơn mức khođng ta coi như các đieơn tử (nêu có) trong đó là chuyeơn đoơng tự do đôi với phađn tử. Đaịc trưng IDS cụa transistor phađn tử khođng xét tới các mức naíng lượng > 0eV. Khi xem xét các tham sô mức
naíng lượng do CAChe cung câp ta thây có khạ naíng choăng chât các mức cụa các dại trong vùng dăn. Tuy nhieđn, sai sô này khođng ạnh hưởng leđn dáng đường đaịc trưng mà chư gađy neđn sai sô giá trị dòng bão hòa mà thođi.
Sau khi cháy chương trình với các múc caăn thiêt ta gĩi bạng sô lieơu từ menu “Analyze”. Bạng sô lieơu “Chemical Properties Spreadsheet” cung câp nhieău thođng tin veă phađn tử (Hình 2.7). Chĩn Molecular Orbitals tređn thanh cođng cú ở dưới màn hình ta có trị sô các mức naíng lượng tương ứng với sô đieơn tử đã có tređn đó. Hai mức naíng lượng lieđn tiêp đã có hai đieơn tử và chưa có đieơn tử chính là HOMO và LUMO. Chúng ta cũng có thođng tin này baỉng hình ạnh và sô lieơu nêu vào menu “Analyze” chĩn Show Surfaces. Trong hoơp thối Displayed Surfaces chĩn sô quỹ đáo tương ứng với mức caăn xem xét. Ở phađn tử C6H4Cl2, nêu chĩn MO22 ta được kêt quạ như Hình 2.8.
Hình 2.6: Hoơp thối đeơ cháy chương trình tính các mức naíng lượng trong phaăn meăm mođ phỏng hóa hĩc CAChe
Chọn “Atoms” tređn thanh cođng cú cụa bảng số liệu ta có thođng tin veă “LUMO Density”, đó chính là maơt đoơ mức do các nguyeđn tử trong phađn tử gađy ra.
Hình 2.8: Mức LUMO tređn ạnh phađn tử ở tráng thái tương ứng
Hình 2.7: Sô lieơu veă Molecular Orbitals cung câp cho thođng tin các mức naíng lượng. Bạng sô lieơu Atoms cung câp thođng tin veă maơt đoơ mức
Chọn “Sleter Basis Functions” tređn thanh cođng cụ của bảng số liệu ta có thođng tin về sô mức naíng lượng trong dại (Hình 2.9). Để đđo kích thước phađn tử
ngay trong giao diện của CAChe ta cần chạy chương trình ở Property: van der
Hình 2.9: Xác định sô mức naíng lượng trong dại
Waals surface và lấy kết quả từ menu “Analyze” với mục “Show Surfaces…”. Từ đađy, thực hiện thao tác đo ba kích thước dài, rộng, cao của phađn tử.
Kêt quạ đo cho thây có sự lượng tử hóa kích thước phađn tử (Hình 2.11). Chính vì vaơy, khi tính dòng IDS cụa transistor phađn tử caăn phại xét ạnh hưởng cụa hieơu ứng này leđn hĩ đáp trưng dòng - thê.
Baỉng cách làm tương tự như vaơy, ta có bạng sô lieơu cho cạ bôn phađn tử vòng benzene lieđn kêt 1-4 với bôn nguyeđn tô thuoơc nhóm Halogen (Fluorine, Chlorine, Bromine, Iodion). Nguyeđn tô thứ naím thuoơc nhóm Halogen là Astatine có tính phóng xá neđn khođng xem xét trong đeă tài này. Nêu coi kích thước phađn tử là giới hán beă maịt đẳng trị theo lực van der Waals thì cạ bôn phađn tử đeău có dáng hình đĩa. Maịt caĩt theo chieău roơng như moơt bođng hoa sáu cánh.
Bạng 2.2: Các tham sô phađn tử caăn thiêt cho vieơc tính dòng IDS xác định được qua phaăn meăm mođ phỏng hóa hĩc CAChe [4]
Phađn tưû
Tham sô C6H4I2 C6H4Br2 C6H4F2 C6H4Cl2 LUMO+4 2,361eV 2,216eV 2,113eV 2,292eV LUMO+3 -0,065eV -0,182eV 2,060eV 1,330eV LUMO+2 -0,140eV -0,202eV 2,042eV 1,294eV LUMO+1 -0,484eV -0,295eV -0,295eV -0,052eV LUMO -0,653eV -0,318eV -0,332eV -0,243eV HOMO -8,947eV -9,869eV -9,870eV -9,235eV Sô mức naíng
lượng / vùng dăn 49 49 24 24
Đoơ cao H 0,3530 nm 0,3803 nm 0,3839 nm 0,3366 nm Đoơ dài L 1,0321 nm 1,0025 nm 0,7957 nm 0,9340 nm Đoơ roơng W 0,6637 nm 0,6714 nm 0,6782 nm 0,6696 nm