Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Ảnh hưởng của ái lực điện tử đối với tương tác trao đổi trong vật liệu từ dựa trên các bon

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