Nghiên cứu trạng thái electron của các cluster VGen –/0 (n = 1-2) bằng phương pháp CASSCF/CASPT2

Cấu hình của các trạng thái electron của các cluster VGen –/0 (n = 1-2) được xác định dựa vào hàm sóng tính được theo phương pháp CASSCF. Năng lượng của các trạng thái electron được tính bằng phương pháp CASPT2. Các thông số cấu trúc hình học và năng lượng tương đối của các trạng thái electron cơ bản và kích thích được xác định. Năng lượng tách electron ADE (adiabatic detahment energy) và VDE (vertical detachment energy) của các quá trình tách electron ra khỏi cluster anion được báo cáo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu trạng thái electron của các cluster VGen –/0 (n = 1-2) bằng phương pháp CASSCF/CASPT2Khoa học Tự nhiênNghiên cứu trạng thái electron của các cluster VGen–/0 (n = 1-2)bằng phương pháp CASSCF/CASPT2Nguyễn Minh Thảo1,2*, Trần Thanh Tuấn1, Bùi Thọ Thanh2, Trần Quốc Trị1, Trần Văn Tân11Bộ môn Hóa lý thuyết và hóa lý, Trường Đại học Đồng ThápKhoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh2Ngày nhận bài 12/2/2018; ngày chuyển phản biện 22/2/2018; ngày nhận phản biện 21/3/2018; ngày chấp nhận đăng 6/4/2018Tóm tắt:Các trạng thái electron cơ bản và kích thích của các cluster VGen–/0 (n = 1-2) được nghiên cứu bằng phương pháp tính đacấu hình CASSCF/CASPT2. Cấu hình của các trạng thái electron của các cluster VGen–/0 (n = 1-2) được xác định dựavào hàm sóng tính được theo phương pháp CASSCF. Năng lượng của các trạng thái electron được tính bằng phương phápCASPT2. Các thông số cấu trúc hình học và năng lượng tương đối của các trạng thái electron cơ bản và kích thíchđược xác định. Năng lượng tách electron ADE (adiabatic detahment energy) và VDE (vertical detachment energy)của các quá trình tách electron ra khỏi cluster anion được báo cáo.Từ khóa: Cấu trúc electron, cluster VGen–/0 (n = 1-2), năng lượng tách electron, phương pháp CASSCF/CASPT2.Chỉ số phân loại: 1.4Đặt vấn đềCác cluster germani pha tạp kim loại chuyển tiếp thuhút sự chú ý của các nhà khoa học vì tiềm năng ứng dụngtrong y sinh học, công nghiệp bán dẫn và tổng hợp các vậtliệu mới [1, 2]. Trong các tài liệu khoa học, cấu trúc hìnhhọc và cấu trúc electron của các cluster germani pha tạpcác kim loại chuyển tiếp đã được báo cáo [3-5]. Tuy nhiên,cấu trúc và tính chất của các cluster germani pha tạp kimloại chuyển tiếp vẫn chưa được hiểu một cách đầy đủ. Dođó, việc nghiên cứu cấu trúc hình học và cấu trúc electroncủa các cluster germani pha tạp kim loại chuyển tiếp đã trởthành nhiệm vụ cấp thiết để hiểu được các tính chất củachúng. Gần đây, cấu trúc của các cluster VGen−/0 (n = 3-12)đã được thăm dò bằng phổ quang electron [5]. Để hiểu đượccác thông tin thăm dò được từ phổ quang electron, nhómnghiên cứu cũng đã thực hiện các phép tính hóa học lượngtử. Cụ thể, lý thuyết phiếm hàm mật độ với phiếm hàm laighép B3PW91 đã được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc hìnhhọc và cấu trúc electron của các cluster VGen−/0 (n = 3-12).Lý thuyết phiếm hàm mật độ chỉ tính được các trạng thái cơbản hay các trạng thái có năng lượng thấp nhất ứng với mỗibiểu diễn bất khả quy của nhóm điểm đối xứng mà khôngtính được các trạng thái electron kích thích. Những kết quảtính được sử dụng để giải thích dãy phổ đầu tiên trong phổquang electron của cluster anion [5].Cấu trúc, độ bền, và từ tính của các cluster VGen (n =1-19) cũng đã được nghiên cứu [6]. Đối với cluster VGe,kết quả tính được cho thấy trạng thái cơ bản là sextet vớiđộ dài liên kết 2,526 Å. Giá trị ái lực electron tính đượcbằng phiếm hàm PBE của cluster VGe có giá trị là 0,61 eV.Đối với cluster VGe2, đồng phân hình vòng được báo cáolà đồng phân bền nhất trong khi trạng thái electron cơ bảnchưa được báo cáo. Ái lực electron của cluster trung hòađiện VGe2 có giá trị là 0,85 eV, trong khi độ dài liên kếtV-Ge và Ge-Ge có giá trị là 2,536 và 2,405 Å [6]. Gần đây,cấu trúc electron của các cluster VGe3–/0 đã được nghiêncứu bằng các phương pháp DFT, RCCSD(T), CASSCF/CASPT2) [7].Qua tham khảo các tài liệu khoa học, chúng tôi thấyrằng trạng thái electron của các cluster VGe–/0 và VGe2–/0vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Với mong muốn cungcấp một hiểu biết đầy đủ về cấu trúc của các cluster VGen–/0(n = 1-2), chúng tôi tiến hành nghiên cứu các cluster nàybằng cách phối hợp lý thuyết phiếm hàm mật độ và phươngpháp CASSCF/CASPT2. Phương pháp CASSCF/CASPT2đã được biết đến như là phương pháp tính có độ chính xáccao và đặc biệt phù hợp để nghiên cứu các cluster chứa kimloại chuyển tiếp [7-10]. Phương pháp này có thể tính đượctrạng thái cơ bản và trạng thái kích thích của các clusterchứa kim loại chuyển tiếp với độ tin cậy cao.Các phương pháp tínhCác đồng phân quan trọng của các cluster VGen–/0 (n =1-2) được trình bày trong hình 1. Phương pháp CASSCF/CASPT2 được dùng để nghiên cứu các trạng thái electroncủa các cluster VGen–/0 (n = 1-2). Trong các phép tínhTác giả liên hệ: Email: nmthao@dthuedu.vn*60(6) 6.201814Khoa học Tự nhiênAn investigation on the electronicstates of VGen−/0 (n = 1-2) clustersby CASSCF/CASPT2 methodMinh Thao Nguyen1,2*, Thanh Tuan Tran1,Tho Thanh Bui2, Quoc Tri Tran1 , Van Tan Tran11Theoretical and Physical Chemistry Division, Dong Thap University2Faculty of Chemistry, VNUHCM - University of ScienceReceived 12 February 2018; accepted 6 April 2018Abstract:The ground and excited states of VGen−/0 (n= 1-2) clusters have been investigated usingmulticonfigurational CASSCF/CASPT2 methods. Theelectronic configurations of the relevant states have beende ...