3600 – 3800cm-1.
3.3 Ảnh hưởng của H2O lên phổ Raman của D-Glucose.
3.3.1 Ảnh hưởng của H2O lên phổ Raman của D-Glucose trong khoảng tần số lân cận 1600cm-1. lân cận 1600cm-1.
Sau khi tối ưu và tiến hành tính toán các mô hình ở Hình 2.6 và Hình 2.7 chúng tôi thu được phổ Raman trong vùng lân cận tần số 1600cm-1 như Hình 3.6:
Hình 3.6: Phổ Raman thu được của D-Glucose trong khoảng lân cận 1600cm-1 a. Khi chưa có H2O b. Khi có 1 H2O ở vị trí 1
c. Khi có 1 H2O ở vị trí 2 d. Khi có 2 H2O
Bảng 3.5: Sự thay đổi số sóng của D-Glucose khi chưa có phân tử H2O và khi đã có một phân tử H2O, hai phân tử H2O trong khoảng lân cận 1600cm-1.
D-Glucose
Không có H2O Có 1 H2O vị trí 1 Có 1 H2O vị trí 2 Có 2 H2O Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ 1408 0.2 1424 6.9 1418 3.6 1415 5.7 1441 11.6 1433 19.4 1425 24.2 1423 3.0 1450 3.6 1434 52.2 1447 5.4 1471 6.8 1661 176.5 1630 51.5 1653 65.6
Nhìn vào Bảng 3.5 chúng tôi thấy, với trường hợp không có phân tử H2O các mode dao động xuất hiện trong phổ Raman của D-Glucose là các mode dao động đặc trưng cho dao động phân tử của nó. Khi thêm phân tử H2O vào thì trong phổ dao động
thu được xuất hiện mode dao động trong khoảng tần số 1600cm-1 (1661cm-1, 1630cm -1 và 1653) là mode dao động đặc trưng của phân tử H2O. Điều này chứng tỏ khi thêm phân tử H2O vào mô hình D-Glucose đã có sự tương tác giữa H2O và D-Glucose, thể hiện bằng sự xuất hiện mode dao động đặc trưng của H2O trong phổ dao động thu được.
Tương tự với D-Glucose tôi cũng quan sát thấy sự xuất hiện của các mode dao động đặc trưng cho phân tử H2O trong phổ dao động thu được, thể hiện trong Bảng 3.6 và Hình 3.9 dưới đây:
Hình 3.7: Phổ Raman thu được của D-Glucose trong khoảng lân cận 1600cm-1 a. Khi chưa có H2O b. Khi có 1 H2O ở vị trí 1
Bảng 3.6: Sự thay đổi số sóng của D-Glucose khi chưa có phân tử H2O và khi đã có một phân tử H2O, hai phân tử H2O trong khoảng lân cận 1600cm-1.
D-Glucose
Không có H2O Có 1 H2O vị trí 1 Có 1 H2O vị trí 2 Có 2 H2O Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ 1403 7.3 1413 82.5 1431 68.4 1411 1.5 1416 11.5 1423 42.0 1449 2.3 1447 75.3 1448 90.2 1434 5.5 1641 51.3 1451 0.98 1463 2.7 1631 68.2 1624 61
Sở dĩ có sự sai lệch về tần số của các mode dao động đặc trưng cho phân tử H2O là do sự tương tác giữa các mode dao động của D-Glucose và các mode dao động của H2O trong quá trình tính toán. Điều đó thể hiện ở mô hình đã thêm phân tử H2O trước và sau khi tính toán xong.
Hình 3.9: Cấu hình của D-Glucose trước và sau khi tính toán. 3.3.2 Ảnh hưởng của H2O lên phổ Raman của D-Glucose trong khoảng tần số 3600cm-1 – 3800cm-1.
Sự ảnh hưởng của H2O lên phổ Raman của D-Glucose trong khoảng tần số 3600 – 3800cm-1 được thể hiện trong Bảng 3.7 và Bảng 3.8 dưới đây:
Bảng 3.7: Sự thay đổi số sóng của D-Glucose khi chưa có phân tử H2O và khi đã có một phân tử H2O, hai phân tử H2O trong khoảng lân cận 3600 - 3800cm-1.
D-Glucose
Không có H2O Có 1 H2O vị trí 1 Có 1 H2O vị trí 2 Có 2 H2O Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ 3660 11.5 3556 177.3 3515 360.7 3529 312.8
3671 37.4 3633 168.4 3677 58.6 3654 73.4 3673 22.4 3684 55.6 3679 43.9 3681 41.6 3675 25.5 3691 29.2 3704 46.2 3697 50.0 3705 34.7 3713 38.8 3722 35.7 3723 43.9 3719 40.1 3736 60.2 3724 51.0 3736 71.8 3779 84.9 3739 112.1 3779 90.1
Hình 3.10: Phổ Raman thu được của D-Glucose trong khoảng 3600 - 3800cm-1 a. Khi chưa có H2O b. Khi có 1 H2O ở vị trí 1
Bảng 3.8: Sự thay đổi số sóng của D-Glucose khi chưa có phân tử H2O và khi đã có một phân tử H2O, hai phân tử H2O trong khoảng lân cận 3600 - 3800cm-1.
D-Glucose
Không có H2O Có 1 H2O vị trí 1 Có 1 H2O vị trí 2 Có 2 H2O Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ Số sóng (cm-1) Cường độ 3529 139.2 3524 449.4 3631 52.4 3637 46.8 3661 15.5 3610 83.5 3648 39.5 3682 46.5 3672 20.9 3645 62 3712 40.4 3697 12.9 3681 29.3 3705 34.7 3727 39.9 3714 42.1 3701 37.2 3707 37.4 3761 82.5 3715 34.9 3771 111.2 3771 91.5 3801 66.1
Hình 3.11: Phổ Raman thu được của D-Glucose trong khoảng 3600 - 3800cm-1 a. Khi chưa có H2O b. Khi có 1 H2O ở vị trí 1
Trong Bảng 3.7 tôi nhận thấy rằng khi chưa có H2O phổ Raman của α D- Glucose trong khoảng tần số từ 3600 – 3800cm-1 có năm mode dao động đặc trưng, khi thêm một phân tử H2O vào dù đặt ở hai vị trí khác nhau trong phổ Raman thu được cũng đều xuất hiện thêm hai mode dao động sao với ban đầu (bảy mode), và khi thêm hai phân tử H2O vào thì số mode dao động tăng thêm ba mode (tám mode). Những mode dao động xuất hiện thêm này thể hiện sự xuất hiện của phân tử H2O trong mô hình tính toán đã được mô phỏng trong Hình 2.17 ở Chương II của luận văn. Tuy nhiên, do sự tương tác qua lại giữa các mode dao động của Glucose và các mode dao động của phân tử H2O nên các mode mới xuất hiện không còn giữ nguyên được số sóng như ban đầu mà có sự tăng lên hoặc giảm xuống thể hiện trong Bảng 3.7.
Với D-Glucose sự thay đổi này cũng được thể hiện trong Bảng 3.8, khi có thêm H2O vào phổ dao động của cũng xuất hiện thêm một mode dao động và thêm hai mode dao động khi thêm hai phân tử nước. Điều này cũng được giải thích tương tự như đối với rằng sự tăng thêm các mode dao động trong phổ thu được là do sự tác động qua lại giữa D-Glucose và H2O và số sóng tương ứng cũng vì thế mà có sự tăng lên hoặc giảm đi như trong Bảng 3.8.
Mặc khác, cũng trong khoảng tần số lân cận 3600 – 3800cm-1 của Bảng 3.7 tôi nhận thấy rằng: phổ Raman của D-Glucose khi chưa có H2O không có mode dao động nào trong khoảng tần số từ 3500 – 3600cm-1, nhưng khi cho thêm H2O vào thì trong phổ Raman thu được xuất hiện thêm các mode dao động trong khoảng tần số này với cả hai trường hợp thêm một phân tử nước và hai phân tử nước. Đặc biệt, sự xuất hiện của mode dao động có số sóng 3529cm-1 với cường độ rất mạnh (trong trường hợp thêm vào đồng thời hai phân tử H2O) và trùng với mode dao động đặc trưng 3529cm-1 của D-Glucose khi chưa thêm nước vào. Điều này hướng tôi đi đến một nhận định rằng: “Khi thêm H2O vào mô hình đã tối ưu của D-Glucose thì trong phổ Raman thu được có xuất hiện mode dao động đặc trưng của D- Glucose thuần khiết ban đầu, điều này chứng tỏ phân tử nước đã tác động làm chuyển hóa một phần cấu hình thành ”. Ngược lại, với thì không nhận thấy có sự chuyển hóa thành .
CHƯƠNG IV KẾT LUẬN
Trong quá trình thực hiện luận văn này tôi đã thu được các kết quả chính như: Đã tìm hiểu về các lý thuyết: Lý thuyết về phiếm hàm mật độ (DFT), phiếm hàm gần đúng mật độ địa phương (LDA), phương pháp gần đúng gradient suy rộng (GGA), thuyết Fukui, phương pháp tính toán trong Dmol3. Tìm hiểu và làm chủ được phần mềm Materials Studio phục vụ cho công việc tính toán của luận văn.
Sử dụng phần mềm Materials Studio tôi đã xây dựng được mô hình của phân tử D-Glucose (với hai đồng phân là và D-Glucose), mô hình của phân tử H2O và đã tối ưu hóa được các mô hình đó.
Tôi đã tính toán thành công phổ dao động Raman của D-Glucose với cả hai đồng phân và D-Glucose. Từ đó tôi đã phân tích và xác định được chi tiết các mode dao động trong từng mô hình, tìm ra được sự khác biệt trong phổ Raman của hai đồng phân và D-Glucose.
Khảo sát được sự ảnh hưởng của H2O lên phổ dao động Raman của và D-Glucose trong từng vùng tần số cụ thể.
Và một kết quả rất quan trọng đó là tôi đã đưa ra được bằng chứng của sự biến đổi một phần cấu hình của sang D-Glucose khi tương tác với H2O.
Kết quả của luận văn đã góp phần làm sáng tỏ thêm nhận định về việc chuyển hóa từ cấu hình của đồng phân sang D-Glucose khi có ảnh hưởng của độ ẩm lên cấu trúc D-Glucose thuần khiết ban đầu. Đồng thời cũng cho thấy việc sử dụng phần mềm DMol3 tính toán dựa trên lý thuyết DFT có độ chính xác cao, mở ra tiềm năng ứng dụng phần mềm này vào việc nghiên cứu và tính toán phổ dao động trên các mô hình vật liệu Nano, vật liệu bán dẫn, vật liệu pin mặt trời…trong tương lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng anh
1. Black-Schaffer A. M. (2010), “RKKY coupling in graphene,” PHYSICAL REVIEW B, vol. 81, pp. 205416.
2. Born M., Blinder S. M. (1927), “Annalen der physic”, Physik, 84, pp. 457-
484.
3. Brack M. (1985), Semiclassical description of nuclear bulk properties. In
Density-Functional Methods in Physics, New York: Plenum, pp. 331-379.
4. Castro Neto A. H., Guinea F., Peres N. M. R. and Novoselov K. S., and
Geim A. K. (2009), “The electronic properties of grapheme”, Rev. Mod. Phys. 81, pp. 109.
5. F. A. Momany, M. Appell, G. Strati and J. L. Willett, Carbohydrate Research 339 (2004) 553-567.
6. E. C. CORBETT and V. ZICHY Department of Chemistry, University of Southampton, Southampton SO9 SNH, U.K; “Fourier transform Raman studies of materials and compounds of biological importance-JI. The effect of moisture on the molecular structure of the alpha and beta anomers of D- glucose”. Spcctmchimica Acta, Vol. 47A, No. 9/10, pp. 1399-1411,199l, Printed in Great Britain.
7. Fermi E. (1927), “Un metodo statistice per la determinazione di alcune
proprieta dell'atomo”, Rend. Accad. Lincei, 6, pp. 602-607.
8. Fermi E. (1928a), “A statistical method for the determination of some atomic properties and the application of this method to the theory of the periodic
system of elements”, Rend. Z. Phys, 48, pp. 73-79.
9. Fermi E. (1928b), “Sulla deduzione statistica di alcune proprieta dell'atomo,
Applicazione alia teoria del systema periodico degli elementi”, Rend. Accad. Lincei, 7, pp. 342-346.
10. Fiolhais C., Nogueira F., Marques M. (2003), A Primer in Density
Functional Theory, Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 11. Fock V. A. (1930), Z. Phys, 61, pp. 126.
12. Fu H.H., Yao K. L. and Liu Z. L. (2008), “Magnetic properties of very-high-
spin organic pi-conjugated polymers based on Green's function theory”, J Chem Phys., 13, pp. 134706.
13. Gombas P. (1949), Die statistischen Theorie des Atomes und Ihre
Anwendungen. Wein, Springer-Verlag.
14. Grimme S. (2004), “Accurate Description of van der Waals Complexes by
Density Functional Theory Including Empirical Corrections,” J. Comput. Chem., vol 25, pp. 1463–1473.
15. Gross E. K. U., and Dreizler R. M. (1979), “Thomas-Fermi approach to diatomic systems. I. Solution of the Thomas-Fermi and Thomas-Fermi-
Dirac-Weizsäcker equations”, Phys. Rev. A, 20, pp. 1798-1807. 16. Hartree D. R. (1928), Proc. Camb. Phil. Soc, 24, pp. 328.
17. Hiroyuki T., Daisuke S., Tomoaki I., Kazunobu S., and Takeji T, (2006), “Thymine-substituted nitronyl nitroxide biradical as a triplet (S = 1)
component for bio-inspired molecule-based magnets”, Polyhedron, 26, pp.
2230–2234.
18. Hoang Chi Hieu a,b, Hongyan Li a, Yoshihiro Miyauchi c, Goro Mizutani a,⇑, Naoko Fujita d, Yasunori Nakamura d; “Wetting effect on optical sum frequency generation (SFG) spectra of D-glucose, D-fructose, and sucrose”. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2014.10.108
19. Hohenberg P., Kohn W. (1964), “Inhomogeneous Electron Gas”, Phys. Rev,
136, pp. B864-B871.
20. Ivanova A., Baumgarten M., Baumgarten S. x and Tyutyulkov N., “Design of ferromagnetic alternating stacks of neutral and ion-radical hydrocarbons,”
21. J. Behler, D. W. Price and M. G. B. Drew, Phys. Cehm. Chem. Phys. 3 (2001) 588-601.
22. John R. Ferraro, Kazuo Nakamoto and Chris W. Brown, Introductory Raman Spectroscopy, Second Edition, 2003.
23. Levy M., Perdew J. P., and Sahni V. (1984), “Exact differential equation for
the density and ionization energy of a many-particle system”, Phys. Rev. A,
30, pp. 2745-2748.
24. Makarova T., Palacio F. (2006), Carbon-Based Magnetism, Elsevier,
Amsterdam.
25. Mulliken R. S. (1955), J. Chem. Phys., 23, 1833. Mulliken R. S. (1955), J.
Chem. Phys., 23, 1841.
26. Perdew J. P., Burke K. and Ernzerhof M. (1996), Phys. Rev. Lett., 77, 3865.
27. Roos B. O., and Taylor P. R. (1980), “A complete active space SCF method
(CASSCF) using a density matrix formulated super-CI approach”, Chem. Phys, 48(2), pp. 157-173.
28. Roothaan C. C. J. (1951), “New Developments in Molecular Orbital
Theory”, Rev. Mod. Phys, 23(2), pp. 69-89.
29. Springborg M. (1997), Density-Functional Methods in Chemistry and
Materials Science, JOHN WILEY & SONS.
30. Szabo A., and Ostlund N. S. (1996), Modern Quantum Chemistry, Dover. 31. Thomas L. H. (1975), “The calculation of atomic fields”, Proc. Camb. Phil.
Soc, 23, pp. 542-548.
32. Tuan N. A., Thanh N. V., Phuoc L. H. and Sinh N. H. (2014), “Tailoring
Exchange Coupling in Carbon-based Magnetic Materials”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, 50.
33. Wataru F., Kunio A., Hiroyuki M., and Hiroshi O. (2002), “Room- temperature magnetic bistability in organic radical crystals: Paramagnetic-
diamagnetic phase transition in 1,3,5-trithia-2,4,6-triazapentalenyl”. Phys. Rev. B, 65, pp. 064434.
Tiếng Việt
34. Thái Doãn Tĩnh, (2005), Hóa học các hợp chất cao phân tử , NXB Khoa học
và kỹ thuật Hà Nội.
35. Đặng Như Tại, Ngô Thị Thuận, (2008), Hóa học Hữu cơ, Tập 2, NXB Giáo
dục, Hà Nội.
36. Phạm Văn Bền, (2008), Quang phổ phân tử 2 nguyên tử, NXB Đại học quốc
gia Hà Nội.
Trang web
37. http://en.wikipedia.org
38. http://timtailieu.vn/tai-lieu/pho-tan-xa-raman Khóa luận tốt nghiệp
39. Phạm Thị Hương, (2013), “Nghiên cứu phổ dao động FT-IR của một số chất sacchrides”.