7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.2.1. Năng lượng liên kết trung bình
Năng lượng liên kết trung bình là năng lượng cần thiết để tách các nguyên tử trong cluster thành các nguyên tử tự do ở trạng thái cơ bản, và tính trung bình cho một nguyên tử bất kì của cấu trúc cluster. Năng lượng liên kết trung bình của dãy cluster GenCr2 và GenCr2+ được tính theo các công thức sau:
Elktb(GenCr2) = [nE(Ge) + 2E(Cr) - E(GenCr2)]/(n+2) (1) Elktb(GenCr2+) = [nE(Ge) + E(Cr) + E(Cr+) - E(GenCr2+)]/(n+2) (2)
Trong đó: E(A) là tổng năng lượng của phân tử, nguyên tử hoặc ion A đã được hiệu chỉnh bởi năng lượng điểm không ZPE ở mức lý thuyết B3P86/6-311+G(d). Năng lượng của nguyên tử hoặc ion Ge, Cr được tính ở trạng thái cơ bản. Giá trị năng lượng liên kết trung bình của GenCr20/+ được tổng hợp trong Bảng 3.1 và Hình 3.10
Bảng 3.1. Năng lượng liên kết trung bình (eV) của cluster GenCr20/+ với n=3-10 theo mức lý thuyết B3P86/6-311+G(d) n GenCr2 GenCr2+ 3 1,97 2,16 4 2,30 2,39 5 2,53 2,65 6 2,63 2,75 7 2,67 2,79 8 2,75 2,82 9 2,82 2,91 10 2,89 2,93
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của năng lượng liên kết trung bình eV của cluster GenCr20/+ vào kích thước cluster (n=3-10)
Hình 3.11. Sự phụ thuộc năng lượng liên kết trung bình của Gen và GenCr theo kích thước [56]
Dựa vào đồ thị Hình 3.10, ta thấy năng lượng liên kết trung bình của cluster GenCr20/+ tăng khi số nguyên tử Ge tăng kích thước của cluster tăng. Điều đó cho thấy cluster có nhiều nguyên tử Ge hơn sẽ làm cấu trúc bền hơn hơn nhờ tạo thành cấu trúc đặc khít hơn.
Năng lượng liên kết trung bình của cluster trung hòa thấp hơn so với cation tương ứng, điều này cho thấy cluster khi thêm eletron vào cluster cation thì làm cho cluster trở nên kém bền hơn. So sánh với pha tạp một nguyên tử Cr từ đồ thị Hình 3.11 [56] thì pha tạp hai nguyên tử Cr vào cluster Gen làm cho độ bền của cluster GenCr2 giảm nhiều hơn so với so với pha tạp một nguyên tử Cr có cùng số lượng nguyên tử.
Với n=10, năng lượng liên kết trung bình của dạng trung hòa và cation gần nhau hơn so với các cluster có kích thước nhỏ hơn, cho thấy độ bền của chúng tượng tự nhau. Mặt khác, cấu trúc cluster trung hòa và cation là tương tự nhau và được hình thành bằng cách thêm một nguyên tử Ge vào cluster nhỏ hơn điều đó có thể là nguyên nhân cho sự thay đổi không đáng kể về độ bền khi thêm l elctron từ cation sang trung hòa.