Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Các tham số nhiệt động trong XAFS của các vật liệu pha tạp chất và lý thuyết nhiệt động mạng về nhiệt độ nóng chảy

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xây dựng lý thuyết nhiệt động mạng cho đường cong nóng chảy - giản đồ pha nóng chảy của các hợp kim hai thành phần với tỷ phần pha tạp bất kỳ, qua đó xác định nhiệt độ nóng chảy Lindemann và điểm Eutectic của hợp kim hai thành phần. Áp dụng tính toán giải tích cho các vật liệu khác nhau, so sánh với thực nghiệm và kết quả của các lý thuyết khác. Đánh giá các hiệu ứng vật lý nhận được từ các kết quả lý thuyết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Các tham số nhiệt động trong XAFS của các vật liệu pha tạp chất và lý thuyết nhiệt động mạng về nhiệt độ nóng chảy ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Trường Đại học Khoa học Tự nhiên ----------- Nguyễn Công Toản CÁC THAM SỐ NHIỆT ĐỘNG TRONG XAFS CỦA CÁC VẬT LIỆU PHA TẠP CHẤT VÀ LÝ THUYẾT NHIỆT ĐỘNG MẠNG VỀ NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý Toán Mã ngành: 62440103 Hà Nội – 2017 Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Vật lý Lý thuyết, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH. Nguyễn Văn Hùng Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................................. vào hồi giờ ngày tháng năm 20... Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội ii MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Có nhiều phương pháp để nghiên cứu vật liệu, trong đó phương pháp cấu trúc tinh tế của phổ hấp thụ tia X hay XAFS (X-ray Absorption Fine Structure) là một phương pháp hiệu quả và có nhiều ứng dụng. Khi nghiên cứu về phổ XAFS và ảnh Fourier của nó, người ta có thể nhận được các thông tin về cấu trúc, các tham số nhiệt động và nhiều hiệu ứng vật lý khác của các hệ vật liệu. Hiện nay các nghiên cứu về XAFS đã được phát triển mạnh mẽ thành Kỹ thuật XAFS. Các kết quả nghiên cứu được thể hiện toàn diện cả về lý thuyết và thực nghiệm. Ngoài các mục đích về nghiên cứu cấu trúc và các tham số nhiệt động, phương pháp XAFS ngày càng đi sâu vào nhiều lĩnh vực của khoa học và kỹ thuật, như nghiên cứu các hiệu ứng về áp suất, về nóng chảy của vật liệu. Phương pháp XAFS không những thích hợp với các vật liệu có cấu trúc trật tự mà còn rất ưu thế khi nghiên cứu các vật liệu có cấu trúc không trật tự, vật liệu có thành phần xúc tác hay tạp chất. Tuy những nghiên cứu về vấn đề này rất quan trọng để đánh giá các hiệu ứng về khuyết tật khi vật liệu có tạp chất hay nghiên cứu về các hợp kim nhưng để đáp ứng các yêu cầu của khoa học và kỹ thuật thì nó cần được phát triển chi tiết, cụ thể hơn. XAFS đã có các nghiên cứu về nóng chảy của tinh thể nhưng mới dừng về nghiên cứu phổ XAFS và ảnh Fourier của tinh thể khi nóng chảy. Các nghiên cứu về nóng chảy của các hệ vật liệu cũng khá phát triển. Tuy nhiên tới nay việc xây dựng một lý thuyết có thể tính toán giải tích các đường cong nóng chảy, qua đó tính được nhiệt độ nóng chảy của các hợp kim với tỷ lệ bất kỳ của các nguyên tố thành phần vẫn còn là vấn đề thời sự. Việc xây dựng lý thuyết về các tham số nhiệt động trong XAFS của các vật liệu pha tạp chất và lý thuyết nhiệt động về đường cong nóng chảy – giản đồ pha nóng chảy của hợp kim hai thành phần là những nội dung chính mà luận án này đi sâu vào nghiên cứu. 2. Mục đích của luận án - Xây dựng các biểu thức giải tích cho thế tương tác nguyên tử hiệu dụng đối với vật liệu bị pha tạp chất. - Xây dựng các biểu thức giải tích của các cumulant trong XAFS của các vật liệu pha tạp chất trong các trường hợp các nguyên tử của vật liệu bị thay thế bởi một và bị thay thế bởi nhiều nguyên tử tạp chất. 1 - Xây dựng lý thuyết nhiệt động mạng cho đường cong nóng chảy - giản đồ pha nóng chảy của các hợp kim hai thành phần với tỷ phần pha tạp bất kỳ, qua đó xác định nhiệt độ nóng chảy Lindemann và điểm Eutectic của hợp kim hai thành phần. - Áp dụng tính toán giải tích cho các vật liệu khác nhau, so sánh với thực nghiệm và kết quả của các lý thuyết khác. - Đánh giá các hiệu ứng vật lý nhận được từ các kết quả lý thuyết. 3. Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng các phương pháp của cơ học lượng tử, thống kê lượng tử và lý thuyết về dao động mạng. - Phương pháp khai triển cumulant trong lý thuyết XAFS. - Sử dụng mô hình Einstein tương quan phi điều hòa (ACEM: Anharmonic correlated Einstein model) do GS. Nguyễn Văn Hùng và GS. John J. Rehr công bố tại Phys. Rev. B (1997) mà được các nhà khoa học gọi là lý thuyết/phương pháp Hung-Rehr. - Mở rộng phương pháp thế hiệu dụng phi điều hòa trong tính thế tương tác nguyên tử hiệu dụng do GS. Nguyễn Văn Hùng và đồng tác giả xây dựng cho trường hợp có pha tạp chất với việc sử dụng thế Morse cho tương tác cặp nguyên tử. - Sử dụng nguyên lý Lindemann đối với nhiệt độ nóng chảy và điểm Eutectic đối với các hợp kim hai thành phần. - Dùng phương pháp lập trình tính số để tính số và biểu diễn các kết quả nhận được trên máy tính, so sánh với thực nghiệm và các phương pháp khác để đánh giá các kết quả đạt được. 4. Cấu trúc của luận án Ngoài phần Mở đầu, Kết luận chung và Tài liệu tham khảo, luận án được chia làm ba chương: Chương 1 trình các vấn đề cơ bản về XAFS. Chương 2 trình bày các phát triển lý thuyết của luận án về tính thế Morse, thế tương tác nguyên tử hiệu dụng, các cumulant đối với các vật liệu có pha tạp, các kết quả lập trình tính số, so sánh với thực nghiệm. Chương 3 trình bày xây dựng lý thuyết nhiệt động học mạng của luận án về tính đường cong hay giản đồ pha nóng chảy của hợp kim hai thành phần, các điểm Eutectic, các kết quả lập trình tính số, so sánh với thực nghiệm và các lý thuyết khác. Các vấn đề liên quan với các lý thuyết của luận án được trình bày trong phần Phụ lục. Luậ ...