7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.1.3. Cluster germanium pha tạp một nguyên tử kim loại
Nhiều nghiên cứu về cluster germanium pha tạp một nguyên tử kim loại đã được công bố như cluster germanium pha tạp halogen [47], Ni [48], Cu [8],W [7], Li [49], Mn [9], Au [50]. Các nghiên cứu tính toán lý thuyết về những cluster này được áp dụng các phương pháp phiếm hàm mật độ (DFT) là chủ yếu. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi pha tạp một nguyên tử kim loại vào cluster germanium đã làm cho cấu trúc, năng lượng liên kết trung bình, năng lượng vùng cấm HOMO-LUMO, từ tính của cluster germanium thay
Ge2,D∞h Ge3, C2v Ge4, D2h Ge5, D3h Ge6, C2v
đổi. Các cluster germanium pha tạp một nguyên tử của kim loại chuyển tiếp (TM = Ni, Cu, W) có xu hướng tạo cấu trúc lồng (khung Ge bao quanh nguyên tử pha tạp TM) với n=7 đối với NiGen [48], n=8 đối với CuGen [8], n=10 đối với WGen [7] và bắt đầu xuất hiện khi pha tạp nguyên tử Mn, Au [9], [50]. Sự khác biệt đối với kích thước khi hình thành cấu trúc lồng là do sự khác nhau giữa bán kính nguyên tử của các chất pha tạp. Các nghiên cứu chỉ ra rằng khi pha tạp các nguyên tử kim loại như Mn, Ni vào cluster Ge thì làm cho cluster bền hơn vì năng lượng liên kết trung bình pha tạp cao hơn so với các cluster Ge tương ứng [9], [48]. Các nguyên tử kim loại pha tạp khác nhau sẽ làm bền các cluster Ge khác nhau, chẳng hạn khi pha tạp W thì cluster bền nhất là WGe8, pha tạp Ni thì cluster NiGe10 bền nhất [48], pha tạp Cu, Mn và Au thì cluster CuGe10 [8], cluster MnGe12, AuGe12 có độ bền cao nhất [9], [50] . Khi thay đổi số nguyên tử Ge trong cluster trong khoảng 1-13 thì các kết quả nghiên cứu lý thuyết hiện nay cho thấy một số tính chất electron của cluster như năng lượng vùng cấm HOMO-LUMO, momen từ có thể được điều chỉnh bằng cách chọn một nguyên tử kim loại chuyển tiếp phù hợp để pha tạp vào cluster germanium ở một kích thước cụ thể.
Kapila và các cộng sự [51] đã sử dụng phương pháp phiếm hàm mật độ PBE/DZP nghiên cứu cấu trúc và tính chất của cluster GenCr pha tạp một nguyên tử Cr và họ cũng tìm ra được các cấu trúc bền và khảo sát một số tính chất như năng lượng liên kết trung bình, năng lượng phân ly, năng lượng vùng cấm HOMO-LUMO, sự chuyển điện tích, từ tính của cluster GenCr [51].