ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Lƣu Thị Hậu
ẢNH HƢỞNG CỦA ÁI LỰC ĐIỆN TỬ ĐỐI VỚI TƢƠNG
TÁC TRAO ĐỔI TRONG VẬT LIỆU TỪ DỰA TRÊN
CÁC BON
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
HàNội- 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Lƣu Thị Hậu
ẢNH HƢỞNG CỦA ÁI LỰC ĐIỆN TỬ ĐỐI VỚI TƢƠNG
TÁC TRAO ĐỔI TRONG VẬT LIỆU TỪ DỰA TRÊN
CÁC BON
Chuyên ngành: Vật Lý Nhiệt
Mã số: Đào tạo thử nghiệm
Ngƣời hƣớng dẫn
PGS. TS. Nguyễn Anh Tuấn
GS. TS. Nguyễn Huy Sinh
HàNội - 2016
MỤC LỤC
Các ký hiệu và từ viết tắt…………………………………………………………………i
Danh mục hình vẽ…………………………………… ………………………….............ii
Danh mục bảng biểu…………………………………………………………………….iv
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 4
Chƣơng 1: Giới thiệu ......................................................................................................... 8
Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu ............................. Error! Bookmark not defined.
2.1. Giới thiệu về lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) . Error! Bookmark not defined.
2.2. Các phiếm hàm năng lượng tương quan trao đổi trong DMol3……………… 18
2.3. Hệ hàm cơ sở……………………………………………………………………...20
2.2. Phương pháp tính toán .......................................... Error! Bookmark not defined.
Chƣơng 3: Tính chất từ của một số vật liệu từ dựa trên các bon dạng đơn phân tử,
dặng cặp phân tử và dạng bánh kẹp .............................. Error! Bookmark not defined.
3.1. Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử và tính chất từ của đơn phân tử C13H9
(R1)……… .................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Cấu trúc hình học của đơn phân tử R1 ............. Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Cấu trúc điện tử và tính chất từ của đơn phân tử C13H9 (R1) Error! Bookmark
not defined.
3.2. Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử và tính chất từ của cặp phân tử [R1]2
Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Cấu trúc hình học của cặp phân tử [R1]2 ......... Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Cấu trúc điện tử và tính chất từ của cặp phân tử [R1]2 .. Error! Bookmark not
defined.
3.3. Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử và tính chất từ của vật liệu dạng bánh kẹp
R1/D33/R1 ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Cấu trúc hình học của vật liệu dạng bánh kẹp R1/D33/R1 .. Error! Bookmark
not defined.
3.3.2. Cấu trúc điện tử và tính chất từ của vật liệu dạng bánh kẹp R1/D33/R1 . Error!
Bookmark not defined.
Chƣơng 4: Ảnh hƣởng của ái lực điện tử đối với tƣơng tác trao đổi trong các vật liệu
dạng bánh kẹp .................................................................. Error! Bookmark not defined.
4.1. Mô hình của các vật liệu bánh kẹp R1/D3m/R1 . Error! Bookmark not defined.
4.2. Cấu trúc hình học của vật liệu dạng bánh kẹp R1/D3m/R1Error! Bookmark not
defined.
4.3. Cấu trúc điện tử và tính chất từ của các vật liệu bánh kẹp R1/D3m/R1 .... Error!
Bookmark not defined.
4.4. Tương quan giữa J và d ...................................... Error! Bookmark not defined.
4.5. Tương quan giữa J và
n ................................... Error! Bookmark not defined.
4.6. Tương quan giữa J và Ea .................................... Error! Bookmark not defined.
4.7. Đánh giá độ bền của các cấu trúc bánh kẹp ...... Error! Bookmark not defined.
4.8. Một vài định hướng cho việc thiết kế vật liệu từ dựa trên các bon ........... Error!
Bookmark not defined.
KẾT LUẬN…………………………………………………………………………….. 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 15
Công trình công bố liên quan đến nội dung của luận văn……………………………45
MỞ ĐẦU
Trong tự nhiên có rất nhiều hiện tượng vật lý, địa lý, sinh học và hoá học vô cùng
thú vị liên quan tới tính chất từ. Vật liệu từ đóng Với sự phát triển nhanh của khoa học
đặc biệt các lĩnh vực khoa học liên ngành.Nhiều vật liệu mới đã được khám phá ra và
được chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau. Các vật liệu được cấu tạo từ các
nguyên tố hữu cơ phổ biến như cácbon, oxi, lưu huỳnh, nitơ, hiđrô…hình thành nên một
lớp vật liệu hữu cơ mới biểu hiện nhiều tính chất cơ, quang, nhiệt và điện lại có tính ưu
việt như nhẹ, mềm dẻo và có thể thiết kế được cấu trúc.
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu để có thể tìm ra những
vật liệu từ có nhiều đặc tính thú vị như nhẹ, dẻo, thân thiện với môi trường… Các bon là
một nguyên tố vô cùng thú vị trong bảng hệ thống tuần hoàn. Nó được tìm thấy trong
nhiều pha vật chất, trong cơ thể sống và các dạng hình thù khác nhau như than chì và kim
cương đã được biết từ xa xưa. Gần đây, các ống nanô các bon (carbon nanotubes) và các
quả cầu nanô C60 (fullerences) đã được khám phá thể hiện nhiều tính chất ưu việt. Trong
những năm gần đây, các vật liệu từ không chứa kim loại dựa trên các hợp chất của các
bon đã được phát hiện, nghiên cứu và phát triển. Vật liệu từ phi kim loại nhẹ hơn rất
nhiều so với các loại vật liệu từ truyền thống và hoàn toàn thân thiện với môi trường.
Việc phát hiện ra các vật liệu từ không chứa kim loại được làm từ các bon mở ra một lĩnh
vực mới trong nghiên cứu và hứa hẹn sẽ lại mang đến những đột phá trong nhiều lĩnh vực
khoa học và công nghệ [1].
Từ những năm 2000, vật liệu từ dựa trên các bon có tương tác sắt từ tại nhiệt độ
phòng đã được phát hiện [1]. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu về các vật liệu dựa trên
các bon có tính sắt từ tại nhiệt độ phòng vẫn chỉ mang tính tình cờ, khó lặp lại [1]. Hơn
thế nữa, những kết quả nghiên cứu thu được đến nay cho thấy từ độ bão hòa của lớp vật
liệu này thường nhỏ MS 0,1 – 1 emu/g [1]. Mới chỉ có một công bố về vật liệu từ dựa
trên graphit có mômen từ bão hòa đạt đến giá trị MS = 9,3 emu/g. Thách thức đạt ra đối
với các nhà khoa học là làm thế nào để tạo ra được các vật liệu từ dựa trên các bon với