Chương 2 : PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Phương pháp tính tốn
Một trong những phần mềm tính tốn dựa trên lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) với độ tin cậy cao đó là phần mềm DMol3 [4]. Sử dụng phần mềm DMol3 có thể dự đốn được các q trình xảy ra trong pha khí, dung dịch, cũng như trong các trạng thái rắn nên phần mềm này được áp dụng rộng rãi để nghiên cứu nhiều vấn đề trong hóa học, dược phẩm, khoa học vật liệu, cơng nghệ hóa học, cũng như vật lý chất rắn. Các tính tốn trong bản luận văn này được thực hiện bằng phần mềm DMol3. Trong đó, hệ hàm cơ sở số kép - phân cực (Double Numerical plus Polarization) được sử dụng để đảm bảo độ chính xác cao. Để xác định năng lượng tương quan trao đổi, phiếm hàm xấp xỉ biến đổi mật độ tổng quát PBE đã được sử dụng [27]. Tương tác giữa các điện tử hóa trị và điện tử các lớp bên trong được tính trực tiếp chứ không sử dụng hàm giả thế. Phương pháp Grimme [13] đã được sử dụng để tính năng lượng tương tác van der Waals. Để đảm bảo độ chính xác, khai triển đa cực hexadecapolar đã được sử dụng để tính mật độ điện tích và thế Coulomb. Điện tích và mơmen từ của các nguyên tử thu được bởi việc sử dụng phương pháp phân tích phân bố Mulliken [24]. Bán kính nguyên tử được lấy đến giá trị 4,5 Å đối với tất cả các nguyên tử. Điều kiện hội tụ năng lượng trong tính tốn tự hợp để xác định mật độ điện tử ứng với năng lượng cực tiểu là 1×10-6 Ha. Trong quá trình tìm cấu trúc tối ưu, điều kiện hội tụ tương ứng là 1×10–5, 1×10–4 và 1×10–3 đơn vị nguyên tử đối với năng lượng, lực tác dụng và độ dịch chuyển của các nguyên tử. Để xác định chính xác cấu trúc từ của hệ, các cấu hình sắt từ và phản sắt từ đều được xem xét.
Trong luận văn này, tham số tương tác trao đổi hiệu dụng J của các vật liệu từ dựa trên các bon đã được tính tốn thơng qua sự tách mức giữa các trạng thái singlet và triplet:
2J = ∆EST = ES - ET
trong đó, ES và ET tương ứng là tổng năng lượng điện tử trong các trạng thái singlet và triplet của vật liệu.
Ái lực điện tử của các phân tử phi từ được tính theo cơng thức:
Ea = E E
trong đó E và E tương ứng là năng lượng của phân tử phi từ trong trạng thái trung hòa và trạng thái nhận thêm một điện tử.
Mật độ biến dạng điện tử của cấu trúc xếp chồng (MDED) được xác định bởi công thức:
∆ρ = ρxếp chồng – (ρpt từ tính + ρpt phi từ+ ρpt từ tính)
ở đây ρxếp chồng, ρpt từ tính, và ρpt phi từ tương ứng là mật độ điện tử của cấu trúc xếp chồng, phân tử từ tính cơ lập, và phân tử phi từ cơ lập.
Năng lượng hình thành cấu trúc xếp chồng từ các phân tử thành phần được xác định theo công thức:
Ef = Exếp chồng – (2Ept từ tính + Ept phi từ)
ở đây Exếp chồng, Ept từ tính, và Ept phi từ tương ứng là tổng năng lượng của cấu trúc xếp chồng, phân tử từ tính, và phân tử phi từ.