Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử và các đặc trưng chuyển pha spin của một số phân tử kim loại chuyển tiếp

Luận văn gồm các chương: Chương 1 Mở đầu, Chương 2 Phương pháp nghiên cứu, Chương 3 Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử và các đặc trưng chuyển pha spin của phân tử Fe(dpbo)(him)2, Chương 4 Vai trò của phối tử đối với quá trình chuyển pha spin trong hệ phân tử FeII, Chương 5 Ảnh hưởng của dung môi với cấu trúc hình học cấu trúc điện tử của phân tử Fe(dpbo)(HIm)2.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Cấu trúc hình học, cấu trúc điện tử và các đặc trưng chuyển pha spin của một số phân tử kim loại chuyển tiếp ĐẠIHỌCQUỐCGIAHÀNỘI TRƯỜNGĐẠIHỌCKHOAHỌCTỰNHIÊN ĐỗHồngĐiệp CẤUTRÚCHÌNHHỌC,CẤUTRÚCĐIỆNTỬVÀCÁCĐẶCTRƯNGCHUYỂNPHASPINCỦAMỘTSỐ PHÂNTỬKIMLOẠICHUYỂNTIẾP LUẬNVĂNTHẠCSĨKHOAHỌCHàNội–2013 ĐẠIHỌCQUỐCGIAHÀNỘI TRƯỜNGĐẠIHỌCKHOAHỌCTỰNHIÊN ĐỗHồngĐiệp CẤUTRÚCHÌNHHỌC,CẤUTRÚCĐIỆNTỬVÀCÁCĐẶCTRƯNGCHUYỂNPHASPINCỦAMỘT SỐPHÂNTỬKIMLOẠICHUYỂNTIẾP Chuyênngành:Vậtlýchấtrắn Mãsố:60440104 LUẬNVĂNTHẠCSĨKHOAHỌC NGƯỜIHƯỚNGDẪNKHOAHỌC:TS.NguyễnAnhTuấnHàNội–2013 LỜICẢMƠN Lờiđầutiên,chophéptôiđượcgửilờicảm ơnsâusắcnhấttớithầyTS.NguyễnAnhTuấn,ngườiđãtậntìnhbảoban,độngviênvàgiúpđỡtôitrongsuốtquátrìnhhoànthànhbảnluậnvănnày. Tôicũngxingửilờicảm ơnchânthànhnhấttớicácquýthầy,cô giáotrongbộmônVậtlýchấtrắnnóiriêngvàKhoaVậtlýnóichungđãtruyềnđạtchotôikiếnthứcvàgiúpđỡ tôitronghainămhọctậptại trường. Cuốicùng,tôixingửilờicảm ơntớianhNguyễnVănThànhvàcácbạn,nhữngngườiluônluônđộngviên,giúpđỡvàthúcđẩytôitrongsuốtquátrìnhvừaqua. HàNội,ngày24tháng12năm 2013 ĐỗHồngĐiệp CÁCKÝHIỆUVÀTỪVIẾTTẮTAO:quỹđạonguyêntử(Atomicorbital)DFT:Lýthuyếtphiếmhàmmậtđộ(Densityfunctionaltheory)E:TổngnănglượngExc:NănglượngtươngquantraođổiHOMO: Quỹ đạo phân tử cao nhất bị chiếm (Highest occupied molecular orbital)HS:Spincao(Highspin)K:ĐộngnăngLS:Spinthấp(Lowspin)LUMO: Quỹ đạo phân tử thấp nhất không bị chiếm (Lowest unoccupiedmolecularorbital)m:mômentừMO:quỹđạophântử(Molecularorbital)n:điệntíchP:NănglượngkếtcặpđiệntửS:TổngspinSCO:Chuyểnphaspin(Spincrossover)TS:Trạngtháichuyển(Transitionstate)U:ThếnăngtươngtáctĩnhđiệnCoulomb :Nănglượngtáchmứctrườngbátdiện(khenănglượngeg t2g) :mậtđộphânbốđiệntửMỤCLỤCDANHMỤCBẢNGBIỂU DANHMỤCHÌNHVẼ CHƯƠNG1 MỞĐẦU Hiệntượngchuyểnphaspin(SpinCrossover,SCO) lầnđầutiênđượcquansátvàonăm1931bởiCambivàcácđồngnghiệpkhiôngquansáttínhchất từ dị thườngcủacácphứcchấttris(N,Ndialkyldithiocarbamatoiron–(III)) [3].Nhưngphảiđến20nămsau,khilíthuyếttrườngphốitử đượcxâydựngmột cáchhoànchỉnhthìhiệntượngSCOmớiđượcgiảithích. HiệntượngSCOlàhiệntượngcácphântử kimloạichuyểntiếpcóthể tồntạitronghaitrạng tháispinkhácnhau:trạngtháispinthấp(LS)vớisựghépcặptốiđacủacácđiệntử3d,vàtrạngtháispincao(HS)vớisựsắpxếpcácđiệntửtrêncácquỹđạo3dtheoquytắcHund.Trạngtháispincủaphântử phụ thuộcvàomối tươngquangiữanănglượngtáchmức3d( )vànănglượngghépcặpspinđiệntử(P).Trongđó chủyếuphụthuộcvàocấutrúchìnhhọccủaphântử, cònPchủ yếuđượcquyếtđịnhbởiđiệntíchhạtnhânnguyêntử kimloại chuyểntiếp.Khi PphântửtồntạiởtrạngtháiLS.Đặcbiệt,khimàsựkhácbiệtgiữa∆vàPlàđủ nhỏhay∆ ≈ P,thìphântử cóthể tồntại ở cả haitrạngtháispintùytheođiều kiệnnhiệtđộ,ápsuấtvàánhsáng,nhưđượcminhhọatrênHình1.1. Hình1.1.Tươngquan∆–Pcủacáctrạngtháispincủaphântử Mn(pyrol)3(tren). Thựctế,hiệntượngSCOthườngđượcquansátthấytrongcácphântửchứacáckimloạichuyểntiếpnhư FeII,FeIII[23,43]vàítgặphơntrongcácphântửcủaCoIIIcũngnhưMnII.Điềunàynhấnmạnhrằng,đểcóđượchiệntượngSCOtrongcácphântửkimloạichuyểntiếpthìcácphốitửphảitạoramộttrườngphốitửcócườngđộsaochosựkhácbiệtgiữaΔvàPlàđủ nhỏ.Nănglượngghépcặpcủacácđiệntử (P)phụ thuộcmạnhvàođiệntíchhạtnhâncủanhữngnguyêntử kimloạichuyểntiếp.Vídụ,cùngvớicấuhìnhđiệntửd5,trongkhicácphântửMnII ổnđịnhtrongtrạngtháiHSthìcácphântửFeIIIlạithườngxảyrahiệntượngSCO. Trongmấythậpkỷ qua,việcnghiêncứuvề phươngpháptổnghợp cũngnhưtínhchấtcủacácphântửkimloạichuyểntiếpcóchuyểnphaspin ngàycàngđượcquantâmsaukhicácnhàkhoahọcpháthiệnrarằng,sựchuyểngiữacáctrạngtháispintrongloạivậtliệunàykhôngchỉ đượcđiều khiểnbằngnhiệtđộmàcòncóthểthựchiệndướitácdụngcủaápsuấthoặc ánhsángởcảtrạngtháirắncũngnhưdạngdungdịch [4,26].Chínhnhờvàonhững kết quả nghiên cứu này mà các phân tử kim loại chuyển tiếp có chuyểnphaspincótiềmnăng ứngdụngvôcùngtolớntrongcácthiếtbịchuyểnmạchphântử,cácthiếtbị hiểnthị vàlưutrữ thôngtinmậtđộ siêucao.[15] Các ứngdụngcủaphântử SCOđượcdựatrênmộtsố tínhchấtđặc trưngcủaquátrìnhchuyểnphaspinđólàtínhtrễnhiệt,sựthayđổitổngspinvàsự biếnđổimàusắccũngnhư khenănglượng .Cụ thể như trên Hình1.2(a) làhìnhvẽ môtả sự phụ thuộccủatrạngtháispintheonhiệtđộ của phântử SCO. Ở nhiệtđộ thấp,phântử tồntại ở trạngtháispinthấpLS, ởnhiệtđộcaophântửtồntạiởtrạngtháispincaoHS.Điềuthúvịởđâylàsựchuyểntrạngtháispincủanhiềuphântửcótínhtrễnhiệt.Khităngn ...