Chương 3 KẾT QUẢ Vầ THẢO LUẬN
3.5.1. Xu hướng phát triển cấu trúc
Hình 9 mô tả một cách tổng quát sự phát triển cấu trúc của các cluster
SinCr+/0/- (n = 3-10) ở cả ba trạng thái điện tắch. Nhìn chung, hầu hết các cấu trúc
bền của các cluster cation, trung hoà và anion đều tuân theo xu hướng cộng hoặc thế nguyên tử Cr vào các cluster silicon. Tuy nhiên, vẫn tồn tại vài cấu trúc không tuân theo hai cơ chế này và có hình học mới lạ, các cấu trúc này được trình bày ở hàng cuối cùng của giản đồ.
Sin Cation Trung hoà Anion
Si3 C3-iso1
Si4 C4-iso1 N3-iso1 N3-iso2 A3-iso1
Si5 C5-iso1 N4-iso1 A4-iso1
Si6 C6-iso1 C6-iso2 N5-iso1 N5-iso2 A5-iso1
Si7 C7-iso1 C7-iso2 C7-iso3 N6-iso1 A6-iso1 A6-iso2
Si8+ C8-iso2
Si8 C8-iso1 N7-iso1 N7-iso3 A7-iso1
Si9 C9-iso1-L C9-iso1-R N8-iso1 N8-iso2 A8-iso1 A8-iso3
Si10 C10-iso2 N9-iso1 N10-iso2 N10-iso3 A9-iso1
Si11+ C10-iso1 N10-iso1 Không thế hoặc cộng Cr vào khung Sin
N7-iso2-L N7-iso2-R N8-iso3 A7-iso2-L A7-iso2-R A8-iso2
A9-iso2 A10-iso1
Hình 9. Tóm tắt xu hướng phát triển cấu trúc của cluster cation, trung hoà và anion SinCr+/0/- (n = 3-10).
Đầu tiên, quan sát các cấu trúc cation, chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng các
cluster cation SinCr+ (n = 3-10) đều có xu hướng cộng Cr vào khung Si. Trong các
cấu trúc này khung silicon bền được giữ lại và nguyên tử Cr sẽ cộng vào các cạnh, các mặt hoặc các đỉnh thuộc khung silicon, cụ thể ở kắch thước nhỏ (n = 3-7), Cr có xu hướng cộng vào cả cạnh, mặt và đỉnh của khung Si ban đầu, nhưng ở các kắch thước lớn hơn (n = 8-10), nguyên tử Cr có xu hướng chỉ cộng vào các mặt hoặc các vị trắ cầu nối giữa hai mặt của khung Si ban đầu. Bên cạnh đó, như chúng
tôi đã trình bày ở trên, phổ IR từ 200-600 cm-1 của SinCr+ (n = 6-10) mô tả các
chuyển động đặc trưng của khung silicon, điều này góp phần khẳng định rằng các
khung Sin tinh khiết được giữ nguyên và nguyên tử Cr sẽ gắn lên trên chúng.
Trong khi các đồng phân cation SinCr+ tuân theo quy luật cộng Cr, các đồng
phân trung hoà và anion lại tuân theo quy luật thế Cr. Về cơ bản, phần lớn cấu trúc bền của các đồng phân trung hoà giống với các đồng phân anion, do đó, xu hướng phát triển cấu trúc ở hai trạng thái điện tắch này có nhiều điểm tương đồng. Có thể quan sát thấy, nguyên tử Cr ở các cluster trung hoà và anion ở kắch thước n = 3-9
đều thế vào nhiều vị trắ khác nhau của khung Sin+1. Tuy nhiên, cấu trúc của các
cluster ở hai trạng thái điện tắch này khác nhau khi n = 10. Trong khi các đồng phân cluster trung hoà tại n = 10 vẫn có xu hướng giữ lại khung TTP trong cấu trúc của chúng, cluster anion bắt đầu có sự chuyển đổi từ cấu trúc mở sang cấu trúc lồng. Cấu trúc lồng bắt đầu xuất hiện ở anion từ kắch thước n = 9 với cấu trúc
bán lồng icosahedral của đồng phân A9-iso2 ở đối xứng C3v.
Từ n = 6-10, các cluster pha tạp có xu hướng giữ lại khung bát diện, lưỡng tháp ngũ giác hoặc khung TTP trong cấu trúc của chúng cho thấy hình học các khối cấu trúc này tương đối bền.
khung Si, còn cluster trung hòa và anion tuân theo quy luật thế vào các khung Si bền. Sự khác nhau trong hướng phát triển cấu trúc giữa ba trạng thái điện tắch khẳng định rằng điện tắch của cluster ảnh hưởng rất lớn đến việc hình thành cấu trúc của các cluster silicon pha tạp Cr.