ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Nguyễn Dƣơng Quỳnh Trang
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ VẬT LIỆU TỪ
DỰA TRÊN CÁC BON
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Nguyễn Dƣơng Quỳnh Trang
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ VẬT LIỆU TỪ
DỰA TRÊN CÁC BON
Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số: 60440104
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS NGUYỄN ANH TUẤN
Hà Nội – 2014
MỤC LỤC
Danh mục hình vẽ ................................................................................................... ii
Danh mục bảng biểu .............................................................................................. iii
Các ký hiệu & từ viết tắt ........................................................................................ iv
Mở đầu .................................................................................................................... 1
Chƣơng 1: Giới thiệu về vật liệu từ dựa trên Các bon ....................................... 3
Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................... 8
2.1. Giới thiệu về lý thuyết DFT .............................................................................. 8
2.2. Phương pháp tính toán ...................................................................................... 22
Chƣơng 3: Tính chất từ của một số vật liệu từ dựa trên các bon dạng đơn phân
tử, dạng cặp phân tử và dạng bánh kẹp ............................................................... 24
3.1. Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử và tính chất từ của đơn phân tử R1 ......... 24
3.2. Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử và tính chất từ của cặp phân tử [R1]2 ..... 26
3.3. Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử và tính chất từ của vật liệu dạng bánh kẹp
R1/D22/R1 ........................................................................................................ 28
Chƣơng 4: Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử và tính chất từ của hệ vật liệu
dạng bánh kẹp R1/D2m/R1 ..................................................................................... 31
4.1. Mô hình của các vật liệu bánh kẹp R1/D22/R1 ................................................ 31
4.2. Cấu trúc hình học của vật liệu dạng bánh kẹp R1/D2m/R1 ............................... 34
4.3. Cấu trúc điện tử và tính chất từ của các vật liệu bánh kẹp R1/D22/R1 ............ 36
4.4. Tương quan giữa J và d .................................................................................... 39
4.5. Tương quan giữa J và n ................................................................................. 40
4.6. Tương quan giữa J và Ea .................................................................................. 41
4.7. Đánh giá độ bền của các stacks ....................................................................... 42
4.8. Một vài định hướng cho việc thiết kế vật liệu từ dựa trên các bon ................. 43
Chƣơng 5: Kết luận ................................................................................................ 44
Danh mục công trình đã công bố liên quan đến luận văn .................................. 45
Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 46
ii
Danh mục hình vẽ
Hình 1.1: Một số dạng của vật liệu từ dựa trên các bon ......................................... 4
Hình 1.2: Giản đồ cấu trúc của mô hình xếp chồng ................................................ 6
Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc hình học của đơn phân tử C13H9 (R1) ............................. 24
Hình 3.2: Sơ đồ biểu diễn khoảng cách giữa các phân tử trong đơn phân tử R1 .... 25
Hình 3.3: Sơ đồ biểu diễn phân bố mômen từ (a) và quỹ đạo SOMO (b) của đơn phân tử
C13H9 (R1) ................................................................................................................ 25
Hình 3.4: Cấu trúc hình học của cặp phân tử [R1]2................................................. 26
Hình 3.5: Sự phân phân cực trong cấu trúc dimer [R1]2 ......................................... 27
Hình 3.6: Quỹ đạo cao nhất bị chiếm của dimer [R1]2 ........................................... 28
Hình 3.7: Cấu trúc hình học của vật liệu dạng bánh kẹp R1/D22/R1 ........................ 29
Hình 3.8: Sự phân cực spin (a) và quỹ đạo cao nhất bị chiếm (b) của vật liệu dạng bánh
kẹp R1/D22/R1 ........................................................................................................... 29
Hình 4.1: Giản đồ cấu trúc của mô hình dạng bánh kẹp ........................................ 31
Hình 4.2: Cấu trúc hình học của các phân tử phi từ ................................................ 32
Hình 4.3(a): Cấu trúc hình học của các bánh kẹp R1/D2m/R1 (m=3,4,9,10) ............ 35
Hình 4.3(b): Cấu trúc hình học của các bánh kẹp R1/D2m/R1 (m=5-8) ................... 35
Hình 4.4(a): Phân cực spin trong các vật liệu dạng bánh kẹp (m=3,4,9,10) .......... 37
Hình 4.4(b): Phân cực spin trong các vật liệu dạng bánh kẹp (m=5-8) ................. 38
Hình 4.5: Mối tương quan giữa tương tác trao đổi hiệu dụng J/kB (K) và khoảng cách
giữa các phân tử từ tính (d) của hệ R1/D2m/R1) ...................................................... 40
Hình 4.6: Mối tương quan giữa tương tác trao đổi hiệu dụng J/kB (K) và điện tích của
phân tử phi từ (n) .................................................................................................. 41
Hình 4.7: Mối tương quan giữa tương tác trao đổi hiệu dụng J/kB (K) và ái lực điện tử
của phân tử phi từ (Ea) ............................................................................................. 42
Hình 4.8: Mô hình cấu trúc xếp chồng .................................................................... 43
iii
Danh mục bảng biểu
Bảng 4.1: Ái lực điện tử của các phân tử phi từ ...................................................... 34
Bảng 4.2: Khoảng cách giữa phân tử từ tính trong các cấu trúc bánh kẹp .............. 36
Bảng 4.3: Một số thông số đặc trưng của các cấu trúc bánh kẹp R1/D2m/R1: Tham số
tương tác trao đổi hiệu dụng (J), khoảng cách giữa phân tử từ tính (d), điện tích của
phân tử phi từ (∆n), ái lực điện tử của phân tử phi từ (Ea), và năng lượng liên kết giữa
các phân tử của stacks (Ef) ....................................................................................... 39