7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.2.2. Năng lượng phân li
Để hiểu rõ hơn độ bền liên kết giữa các nguyên tử trong các cluster GenCr20/+ chúng tôi tính toán năng lượng phân li cho các quá trình tách 1 nguyên tử Cr (mỗi cluster có 2 nguyên tử Cr ứng với 2 giá trị tách khác nhau) hoặc tách đồng thời cả 2 nguyên tử Cr hoặc 1nguyên tử Ge ra khỏi cluster như sau:
GenCr2α → GenCr α + Cr D1
GenCr2α → Gen α + Cr2 D2
Trong đó: Với α = 0, +1
D1 năng lượng cần thiết để tách một nguyên tử Cr ra khỏi cluster GenCr2α.
D2năng lượng cần thiết để tách hai nguyên tử Cr ra khỏi cluster GenCr2α. Năng lượng phân li được tính cho các quá trình tương ứng là:
D1(GenCr2α) = E(Cr) + E(GenCr α) –E(GenCr2α) (1)
Kết quả năng lượng phân li D1, D2 cho cluster GenCr20/+ được liệt kê ở Bảng 3.2. Từ số liệu Bảng 3.2 chúng tôi xây dựng được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc năng lượng phân li D1, D2 của cluster GenCr20/+ (n=3-10) vào kích thước n ở Hình 3.13
Bảng 3.2. Năng lượng phân li D1 và D2 (eV) của cluster trung hòa và cation của cluster GenCr20/+ với n=3-10 n D1 D2 Trung hòa (1) Cation (1) Trung hòa (2) Cation (2) Trung hòa Cation 3 2,57 4,93 2,71 4,93 6,73 27,16 4 3,60 3,90 3,60 4,51 14,30 12,48 5 4,80 5,72 4,80 5,43 13,87 21,59 6 3,96 4,02 3,96 4,59 13,34 12,60 7 3,84 5,56 3,64 5,57 12,64 21,87 8 4,22 4,10 4,22 3,87 10,40 12,86 9 2,64 5,84 4,32 5,85 9,12 20,93 10 4,41 4,34 4,52 4,64 10,18 15,75
(a) D1
(b) D1
(c) D2
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của năng lượng phân li của cluster GenCr20/+
Hình 3.13a cho chúng ta thấy năng lượng tách nguyên tử Cr thứ nhất và Cr thứ 2 của các cluster trung hòa gần như bằng nhau, chỉ trừ ở một vài cluster với n = 3,7 và 9. Điều đó cho thấy hai nguyên tử Cr liên kết với khung Gen khá tương tự nhau. Tại n = 9 năng lượng tách hai nguyên tử Cr khác nhau nhiều như vậy là do cấu trúc cluster lúc này có một nguyên tử Cr ở trong lồng và một nguyên tử Cr nằm trên bề mặt nên năng lượng phân li của Cr thứ 2 (ở trong lồng) lớn hơn nhiều so với Cr thứ nhất (trên bề mặt cluster).
Hình 3.13b cho thấy năng lượng tách nguyên tử Cr thứ nhất và Cr thứ 2 từ cluster cation cũng khá tương tự nhau, nhưng khác nhiều hơn trong cluster trung hòa, một vài cluster có mức chênh lệch lớn n=4, 6, 10. Kết hợp với kết luận ở trên thì độ bền của cluster trung hòa nhỏ hơn so với cation, tại n=8, năng lượng tách một nguyên tử Cr của cluster cation pha tạp kim loại Cr là thấp nhất. So sánh giá trị năng lượng trong Bảng 3.2 cũng cho thấy việc tách nguyên tử Cr ra khỏi cluster cation khó hơn nhiều so với cluster trung hòa. Điều đó cho thấy liên kết của nguyên tử Cr với cluster trong cation mạnh hơn trong cluster trung hòa.
Hình 3.13c cho chúng ta năng lượng tách hai nguyên tử Cr ở cluster cation tuân theo quy luật chẵn lẻ. Với n =4, 6, 8, 10 năng lượng phân li giảm còn n=3, 5, 7, 9 năng lượng phân li tăng. Còn cluster trung hòa trừ n = 3 có năng lượng phân li thấp nhất thì nhìn chung dãy có năng lượng phân li giảm từ n = 4 đến n=10. Khi n = 10 thì năng lượng phân li hai nguyên tử Cr tăng lên có thể là do cluster bắt đầu chặt khít hơn khi hình thành cấu trúc lồng khép kín.