M ục lục
3.2.2 Tính xoắn của diamondoids
Hình 3.23. Các đồng phân hexamantane (a) [12341], (b) [12324], (c) [12121].
Như đã trình bày ờ phần tổng quan, bắt đầu từ tetramantane thì diamondoids cũng
thể hiện một tính chất về cấu trúc giống như với graphene và ống nano carbon đó là tính xoắn trong cấu trúc. Đối với graphene và ống nano carbon, vai trò của tính xoắn (chiral) đối với tính chất điện tử của nó đã được nghiên cứu nhiều. Chẳng hạn, ống nano carbon
sẽ có tính chất bán dẫn hay kim loại, tùy thuộc vào cách cuộn của lá graphene.
Hexamantane C30H36 với ba đồng phân khác nhau bao gồm [12341], [12324] và [12121] được tôi sử dụng để tính toán ảnh hưởng của tính xoắn lên tính chất điện tử của
diamondoids. Các cấu trúc này được thể hiện ở hình 3.23.
Bảng 3.4. Giá trị của các mức LUMO, HOMO và độ rộng vùng cấm.
Diamondoids LUMO (eV) HOMO (eV) Khe HOMO-LUMO
(eV) 12341 hexamantane (C30H36) 0,983692 -5,33125 6,314945852
12324 hexamantane (C30H36) 1,112946 -5,38241 6,495357327
12121 hexamantane (C30H36) 1,237574 -5,30622 6,543793591
Từ bảng 3.4 ta thấy, độ rộng vùng cấm có sự thay đổi nhỏ khi tính xoắn khác nhau,
tuy nhiên nếu so sánh với ống nano carbon thì ảnh hưởng này là không rõ ràng. Vì thế có
thể kết luận tính xoắn trong cấu trúc không ảnh hưởng đến tính chất điện tử, độ rộng vùng cấm của diamondoids.
Một trong những lý do khiến cho tính xoắn của diamondoids khác với ống nano
carbon và graphene là những cấu trúc này là cấu trúc hai chiều hoặc được hình thành trên
cơ sở cấu trúc hai chiều. Trong khi đối với diamondoids cấu trúc được hình thành trên cơ
sở kết hợp của các lồng diamantane ba chiều, chính điều này tạo ra sự khác biệt về tính
Bảng 3.5. Năng lượng sinh thành của các loại Hexamantane.
Diamondoids Năng lượng sinh thành (eV)
12341 hexamantane (C30H36) -0.348
12324 hexamantane (C30H36) -0.355
12121 hexamantane (C30H36) -0.369
Bảng 3.5 là năng lượng sinh thành của ba loại hexamantane với cấu trúc xoắn khác
nhau. Từ bảng 3.5 ta thấy độ bền gần như không phụ thuộc vào cách sắp xếp của các lồng
diamantane, chứng tỏ năng lượng liên kết dường như không phụ thuộc vào các đồng
phân. Mặt khác ta cũng thấy năng lượng cần thiết để tạo thành diamondoids dạng que lớn hơn các dạng khác, chứng tỏ cấu trúc dạng que là khó hình thành nhất.