Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của cluster silicon pha tạp titanium, zirconium bằng phương pháp hóa tính toán

Nội dung của luận văn gồm 3 chương: Chương 1 - Cơ sở lý thuyết về Hóa học tính toán – 16 trang, chương 2 - Đối tượng và phương pháp nghiên cứu – 7 trang, chương 3 - Kết quả và thảo luận – 49 trang. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của cluster silicon pha tạp titanium, zirconium bằng phương pháp hóa tính toánBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGNGUYỄN HOÀNG HƯNGNGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤTCỦA CLUSTER SILICON PHA TẠP TITANIUM,ZIRCONIUM BẰNG PHƯƠNG PHÁPHÓA TÍNH TOÁNCHUYÊN NGÀNHMÃ SỐ: Công nghệ hóa học: 60.52.75TÓM TẮTLUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬTĐà Nẵng - Năm 2014Công trình được hoàn thành tạiĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGNgười hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM CẨM NAMPhản biện 1: PGS.TS. Lê Minh ĐứcPhản biện 2: GS.TS. Trần Thái HòaLuận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệpthạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 7 tháng 12 năm2014.Có thể tìm hiểu luận văn tại:- Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng-Thư viện trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng1MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tàiKhoa học nano đang phát triển đã và đang thu hút quan tâmnghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới và cả trong nước. Vớicác ưu điểm của vật liệu kích thước cỡ nano, công nghệ nano đượcứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, kỹ thuật điện tử, sinh học, vậtlý….Trong số các vật liệu có kích thước nano, các cluster chiếmmột vị trí rất quan trọng vì chúng là các khối cơ bản xây dựng nêncác hạt nano. Các cluster được định nghĩa là một tập hợp có từ một vàiđến hàng ngàn nguyên tử ở kích cỡ nanomet hoặc nhỏ hơn. Ở kíchthước cỡ nanomet, những tính chất vật lý và hóa học ở dạng khốikhông còn nữa thay vào đó, các cluster bị tác động rõ rệt bởi các quyluật lượng tử.Nguyên tố silicon là một trong những nguyên tố bán dẫn nhómIVA đang được quan tâm và nghiên cứu nhất hiện nay vì những ứngdụng to lớn của nguyên tố này trong lĩnh vực pin mặt trời, đồ gốm, ximăng, thủy tinh,… và đặc biệt nó là chất bán dẫn được sử dụng rộng rãinhất. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về cấu trúc của cluster siliconvà các cluster silicon pha tạp với các nguyên tố khác nhau như Au,Ag, Na, K,… nhưng chưa có nghiên cứu nào nói về cấu trúc cũngnhư tính chất của các cluster silicon pha tạp với một nguyên tố và hainguyên tố Ti, Zr.Hóa học lượng tử là một ngành khoa học ứng dụng cơ họclượng tử vào giải quyết các vấn đề của hóa học. Cụ thể nó cho phéptiến hành các nghiên cứu lý thuyết về cấu trúc phân tử và khả năngphản ứng, giúp tiên đoán nhiều thông số của phản ứng trước khi tiếnhành thí nghiệm. Nhờ vậy các phương pháp tính hóa học lượng tử và2các phần mềm tính toán trở thành công cụ đắc lực trong việc nghiêncứu, khảo sát các cấu trúc phân tử, cơ chế của rất nhiều phản ứng hóahọc trong các điều kiện khác nhau mà đôi khi thực nghiệm rất khóthực hiện hoặc không thể thực hiện được. Điều đó cho thấy tầm quantrọng của việc nghiên cứu lý thuyết bằng cách sử dụng các phần mềmtính toán hóa học lượng tử hiện đại. Với tất cả những lí do trên, đề tài:”Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của cluster silicon pha tạptitanium, zirconium bằng phương pháp hóa tính toán” được chọncho luận văn thạc sĩ này.2. Tổng quan tài liệu và hình thành nghiên cứu của đề tàiHiện nay, trên thế giới các công trình nghiên cứu được mởrộng với những cluster nguyên tố có kích thước và tính chất khác nhauđang là mối quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới bởi ứngdụng của nó trong các lĩnh vực khoa học công nghệ, điện tử,…. Từ đócác công trình nghiên cứu về cluster nguyên tố nhóm IVA từ dạng tinhkhiết đến dạng pha tạp cũng lần lượt ra đời. Đối với các cluster tinhkhiết, các nhà khoa học chỉ nghiên cứu cấu trúc hình học, độ bền củamỗi dạng đồng phân khi kích thước của cluster tăng lên. Đặc biệt đốivới cluster pha tạp thì các nhà khoa học tập trung vào việc nghiên cứusự ảnh hưởng của nguyên tố pha tạp hoặc chất pha tạp đối với cấu trúc,tính chất và các thông số năng lượng của các cluster pha tạp. Nhờ vậymà việc nghiên cứu các cluster pha tạp đang thu hút sự quan tâm củacác nhiều khoa học hứa hẹn tạo ra những vật liệu nano có tính chất vàứng dụng mới trong tương lai.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu- Tìm các đồng phân khác nhau của SinM (M = Ti, Zr; n = 1-6)và SinM2 (M = Ti, Zr; n = 2-5) bằng cách sử dụng phần mềm tính toánhóa học lượng tử Gaussian 09.3- Tối ưu hóa cấu trúc, tính tần số dao động cơ bản để tìm ra cấutrúc bền nhất của mỗi cluster.- Ti và Zr là các nguyên tố kim loại chuyển tiếp thuộc nhómIVB có phân lớp d chưa bão hòa. Những electron ở orbital d chưa bãohòa đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành liên kết hóa họcvà vì thế nó được dự đoán sẽ tạo ra những đặc tính khác biệt khi phatạp với cluster silicon.- Nguyên tố silicon là chất bán dẫn được sử dụng rộng rãi.Trong đề tài luận văn này, chúng tôi pha tạp Ti, Zr vào cluster siliconhi vọng tạo ra chất bán dẫn có độ bền hơn. Chúng tôi tiến hành khảosát cấu trúc và tính chất của cluster silicon pha tạp Ti và cluster siliconpha tạp Zr.4. Phương pháp nghiên cứu4.1. Nguyên cứu cơ sở lý thuyết- Tổng quan tài liệu về hóa học lượng tử, hóa học tính toán,cluster kim loại, silicon, titanium, zirconium.- Sử dụng phần mềm tính hóa học lượng tử Gaussian 09, phầnmềm đồ họa hỗ trợ như Gaussview, Corel Draw, Molden, phần mềmxử lí số liệu như Origin,….4.2. Phương pháp tínhChúng tôi lựa chọn khảo sát một số phương pháp thuộc nhómphương pháp phiếm hàm mật độ (DFT) để lựa chọn phương pháp phùhợp.Từ những nghiên cứu, chúng tôi lựa chọn ra phương pháp phùhợp với hệ chất nghiên cứu là phương pháp phiếm hàm mật độ B3P86với bộ hàm cơ sở LANL2DZ.Tối ưu hoá cấu trúc và tính các thông số nhiệt động học của cácphân tử theo phương pháp và bộ hàm cơ sở LANL2DZ đã chọn để tìm ...