7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.1.2. Cluster germanium nguyên chất
Nghiên cứu về cấu trúc của Gen và Sin, cho thấy chúng cấu trúc và tính chất tương tự nhau ở kích thước nhỏ với n < 10 và khác nhau khi n ≥ 10 [43]. Một số hệ cluster nguyên chất của Ge đã được nghiên cứu như Genz (n= 5 – 7; z = -2, 0, +2) [27], Ge8z (z = -6, -4, -2, 0, +2, +4) [44], Ge9z (z = -6, -4, -3, -2, 0, +2, +4) [45], Ge10z (z = -6, -4, -2, 0, +2, +4, +6) [46],… Phương pháp tính toán được các nhà nghiên cứu sử dụng chủ yếu để xác định cấu trúc bền nhất của Gen là phương pháp phiếm hàm mật độ, những nghiên cứu này đã đề xuất cấu trúc bền cho Gen với n = 2-10.
Cụ thể, Ge3 bền ở dạng tam giác mở đối xứng C2v; Ge4 bền ở dạng thoi phẳng và đối xứng D2h; Ge5 bền ở cấu trúc lưỡng tháp tam giác đối xứng D3h; Ge6 bền nhất ở cấu trúc lưỡng tháp tứ giác có đối xứng C2v; Ge7 có cấu trúc bền ở dạng lưỡng tháp ngũ giác thuộc nhóm đối xứng cao D5h; Ge8 có cấu trúc bền được tạo thành từ cấu trúc lưỡng tháp ngũ giác của Ge7 gắn thêm một nguyên tử Ge vào mặt tam giác Ge–Ge–Ge và có đối xứng Cs; Ge9 được tạo thành từ việc gắn thêm một nguyên tử Ge vào cấu trúc Ge8 nhưng nó thuộc nhóm đối xứng cao hơn là C2v; Ge10 bền ở một dạng cấu trúc mới – dạng trụ tam giác có gắn thêm 4 nguyên tử Ge vào để có đối xứng C3v. Các cluster germanium nguyên chất kích thước nhỏ có 2 dạng cấu trúc đặc trưng là dạng lưỡng tháp ngũ giác và trụ tam giác.
Hình 2.1. Đồng phân bền nhất của cluster Gen tinh khiết (n = 2-10)
Đối với cluster germanium, các nhà khoa học chủ yếu quan tâm đến cấu trúc hình học của chúng, sự thay đổi cấu trúc khi kích thước của chúng tăng lên và khi nào có sự chuyển giao từ cluster lên vật liệu khối để ứng dụng vào công nghệ và đời sống. Các cluster Ge nguyên chất đều tương đối kém bền nên khó tồn tại ở trạng thái cô lập, nên để tăng độ bền các cluster này người ta pha tạp các kim loại chuyển tiếp và hướng nghiên cứu cluster germanium pha tạp kim loại đang tiếp tục mở rộng.