Một điều rất thú vị là ∆n càng âm thì J càng mạnh, nhƣ trong Bảng 3.1 và
3.2. Nhƣ chúng ta đã biết ∆n phụ thuộc vào ái lực điện tử của phân tử phi từ (Ea). Kết quả tính toán của chúng tôi cho thấy rằng Ea càng lớn thì ∆n càng lớn và J càng mạnh, nhƣ trong Bảng 3.1và 3.2. Kết quả này đƣa ra gợi ý rằng sử dụng các phân tử phi từ dạng nano graphene có ái lực điện tử lớn kết hợp với các phân tử từ tính có thể tạo ra các cấu trúc bánh kẹp (sandwich), cũng nhƣ các cấu trúc xếp chồng (stack) gồm nhiều lớp phân tử có tƣơng tác sắt từ mạnh và mômen từ lớn.
Các kết quả tính toán của tôi đã chỉ ra rằng việc thay đổi kích thƣớc phân tử đã làm thay đổi tham số tƣơng tác sắt từ, nhƣ trong Bảng 3.1. Các giá trị trong Bảng 1 đã minh chứng rằng tƣơng tác trao đổi trong các cấu trúc sandwichs giữa các phân tử từ tính và các phân tử phi từ có thể đƣợc tăng cƣờng bởi việc sử dụng các phân tử phi từ có kích thƣớc lớn. Kết quả này là do hiệu ứng kích thƣớc của phân tử phi từ, kích thƣớc của phân tử phi từ càng lớn thì sự phủ lấp giữa các quỹ đạo π của các phân tử từ tính và phân tử phi từ càng mạnh. Tuy nhiên việc tăng kích thƣớc phân tử phi từ cũng chỉ nên tăng đến một kích thƣớc giới hạn nào đó bởi sự cồng kềnh trong cấu trúc của phân tử.
Ngoài ra, một cách khác để làm tăng tham số tƣơng tác sắt từ bằng cách thay đổi phối tử ở biên có độ âm điện lớn, nhƣ trong Bảng 3.2. Các giá trị trong bảng này đã chỉ ra rằng việc thay đổi phối tử ở biên với độ âm điện lớn của phân tử phi từ đã làm giảm khoảng cách giữa các phân tử làm tăng sự phủ lấp cũng nhƣ lai hóa giữa các đám mây điện tử của chúng và do vậy sự chuyển điện tử từ phân tử có từ tính tới phân tử phi từ tăng làm ∆n càng lớn và J càng mạnh.
Hình 3.13.Mô hình cấu trúc xếp chồng (stacks).
Các đơn phân tử đƣợc xem xét có mômen từ bằng 1 μB. Tuy nhiên, khi kết hợp chúng thành dạng dimer thì mômen từ tổng cộng bị triệt tiêu do tƣơng tác phản sắt từ giữa các phân tử từ tính. Để tránh tƣơng tác phản sắt từ giữa các phân tử từ tính do sự phủ lấp trực tiếp giữa các trạng thái π của chúng, các cấu trúc dạng stacks của các phân tử từ tính đƣợc xen giữa bởi các phân tử phi từ đã đƣợc thiết kế nhƣ mô hình Hình 3.13, và với thiết kế này ta sẽ có mômen từ tổng cộng lớn.
Chƣơng 4 KẾT LUẬN
Trong bản luận văn này, dựa trên lý thuyết DFT, một số dạng vật liệu từ dựa trên các bon đã đƣợc nghiên cứu, bao gồm: đơn phân tử từ tính, dạng cặp phân tử và dạng bánh kẹp. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng ở dạng đơn phân tử từ tính, mỗi phân tử có mômen từ bằng 1B. Tuy nhiên, khi chúng kết cặp trực tiếp với nhau thì liên kết giữa chúng lại là phản sắt từ mạnh do sự phủ lấp trực tiếp giữa các trạng thái của chúng. Hệ quả là mômen từ tổng cộng bị triệt tiêu. Để tránh sự phủ lấp trực tiếp giữa các phân tử từ tính, cấu trúc dạng bánh kẹp bao gồm một phân tử phi từ xen giữa hai phân tử từ tính đã đƣợc thiết kế. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy ở dạng bánh kẹp:
- Tƣơng tác giữa các phân tử từ tính là sắt từ.
- Tƣơng tác sắt từ giữa các phân tử từ tính càng mạnh khi càng có nhiều điện tử đƣợc chuyển từ các phân tử từ tính sang phân tử phi từ kẹp giữa.
- Sự chuyển điện tử từ các phân tử từ tính sang phân tử phi từ cũng nhƣ tƣơng tác sắt từ giữa các phân tử từ tính có thể bởi ái lực điện tử của phân tử phi từ kẹp giữa.
- Cƣờng độ của tƣơng tác sắt từ giữa các phân tử từ tính tăng theo kích thƣớc của phân tử phi từ.
- Cƣờng độ của tƣơng tác sắt từ giữa các phân tử từ tính tăng khi thay thế các phối tử ở biên bằng các nhóm chức có độ âm điện lớn hơn.
Các kết quả này góp phần định hƣớng cho việc thiết kế và chế tạo các vật liệu từ dựa trên các bon mới có từ độ lớn và nhiệt độ trật tự từ cao.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng anh
1. orn M., linder S. M. (1927), Annalen der physic , Physik, 84, pp. 457-
484.
2. Brack M. (1985), Semiclassical description of nuclear bulk properties. In Density-Functional Methods in Physics, New York: Plenum, pp. 331-379.
3. Dirac P. A. M. (1930), Note on exchange phenomena in the Thomas-Fermi atom , Proc. Cambridge Phil. Soc, 26, pp. 376-385.
4. Delley B. (1990), J. Chem. Phys., 92, 508.
5. Esquinazi P., Setzer A., Höhne R., Semmelhack C., Kopelevich Y., Spemann D., Butz T., Kohlstrunk B., Lösche M. (2002), Phys. Rev. B, 66, 024429.
6. Esquinazi P.,et al. (2003), Phys. Rev. Lett. 91, 227201.
7. Enoki T. and Takai K. (2009), Solid State Commun . 149, 1144.
8. Fermi E. (1927), Un metodo statistice per la determinazione di alcune proprieta dell'atomo , Rend. Accad. Lincei, 6, pp. 602-607.
9. 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.
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- Dirac-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.
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.