Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật liệu điện tử: Nghiên cứu tương tác vật lý giữa điện tử tự do và điện tử định xứ trong các hệ nano cluster hợp kim Au9M2+ (M = Sc-Ni) và AgnCr (n = 2-12) bằng phương pháp phiếm hàm mật độ

Luận án được hoàn thành với mục tiêu nhằm làm rõ tương tác giữa các điện tử tự do – điện tử định xứ trong các hệ nano cluster Au9M2+ (M = Sc -Ni) và AgnCr (n = 2-12). Từ đó, thấy được ảnh hưởng của cấu trúc điện tử tới sự phát triển cấu trúc hình học bền, độ bền vững, các đặc tính như năng lượng liên kết, năng lượng phân ly và tác động của tương tác s-d tới động học phản ứng với H2 của nano cluster hợp kim trên.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật liệu điện tử: Nghiên cứu tương tác vật lý giữa điện tử tự do và điện tử định xứ trong các hệ nano cluster hợp kim Au9M2+ (M = Sc-Ni) và AgnCr (n = 2-12) bằng phương pháp phiếm hàm mật độ BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGÔ THỊ LANNGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC VẬT LÝ GIỮA ĐIỆN TỬ TỰ DO VÀĐIỆN TỬ ĐỊNH XỨ TRONG CÁC HỆ NANO CLUSTER HỢP KIM Au9M2+ (M = Sc-Ni) và AgnCr (n = 2-12) BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ Mã số: 9.44.01.23 Hà Nội – 2024Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoahọc và Công nghệ Việt Nam.Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Nguyễn Văn ĐăngNgười hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Nguyễn Thanh TùngPhản biện 1: ………………………………………………….………………………Phản biện 2: ………………………………………………….………………………Phản biện 3: ………………………………………………….………………………Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp tại Họcviện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi………. giờ ………., ngày ………. tháng ………. năm 2024Có thể tìm hiểu luận án tại:1. Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ2. Thư viện Quốc gia Việt Nam 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Khi các nguyên tử liên kết với nhau theo một trật tự gần mà không bị ảnh hưởng bởi tương tácbên ngoài, chúng sẽ tạo thành cấu trúc có kích thước một vài nano mét hoặc nhỏ hơn, được gọi lànano cluster (cụm nguyên tử). Trải qua gần 80 năm phát triển, nano cluster là đối tượng đã và đangđược các nhà khoa học đặc biệt quan tâm nghiên cứu do tiềm năng ứng dụng của chúng trong cáclĩnh vực như spintronic, xúc tác, tích trữ năng lượng, quang học. Ở kích thước này, các nano clustersẽ xuất hiện hiệu ứng bề mặt và hiện tượng giam giữ lượng tử, vì vậy tính chất hóa ly của các nanocluster về cơ bản là khác với tính chất hóa lý của chính chúng ở dạng khối. Ví dụ, Au (vàng) ở dạngkhối được biết đến là trơ về mặt hóa học, tuy nhiên ở dạng nano cluster chúng lại là một chất hoạtđộng hóa học mạnh và có khả năng xúc tác cho nhiều phản ứng oxi hóa CO, khử NO, hấp phụ vàlưu trữ H2 (hydrogen). Một số kim loại ở dạng khối là các chất phi từ hay phản sắt từ nhưng ở kíchthước nano cluster chúng lại thể hiện tính sắt từ tương ứng như Rh (rhodium) và Cr (chromium).Khả năng điều chỉnh các tính chất của nano cluster bằng cách thay đổi kích thước, hình dạng vàthành phần mở ra cơ hội chưa từng có cho khoa học công nghệ khám phá các hiện tượng mới vàtổng hợp các vật liệu mới. Do đó, ngày càng có nhiều nghiên cứu tìm kiếm, thiết kế những nanocluster có tính chất mới và bền vững về mặt nhiệt động học không chỉ ở cấu trúc hình học mà còn ởcả cấu trúc điện tử, từ đó có thể tổng hợp được dễ dàng bằng các phương pháp hóa cho các ứngdụng thực tiễn. Với sự ra đời của máy tính hiệu năng cao, các vấn đề trên đã và đang được giảiquyết hiệu quả bằng kỹ thuật mô phỏng dựa trên giải gần đúng phương trình Schrodinger vàphương pháp năng lượng Hamiltonian. Trong đó, các nghiên cứu bằng phương pháp phiếm hàm mậtđộ có kết quả phù hợp với các kết quả thực nghiệm, có độ tin cậy cao và có thể đào sâu nghiên cứunhiều vấn đề vật lý thú vị. Đồng thời, đây cũng là bước nghiên cứu quan trọng, song song và mangtính chất gợi mở cho các nghiên cứu thực nghiệm, giúp xác định nhanh hơn, chính xác hơn cấu trúcnano cluster và tính chất hóa lý của chúng phù hợp với mục đích ứng dụng. Các kết quả nghiên cứu gần đây chỉ ra, các nano cluster hợp kim của kim loại quý (Au, Ag)pha tạp kim loại chuyển tiếp làm thay đổi độ bền của nano cluster hợp kim, tăng cường các đặc tínhhóa lý như tính chất từ, tính chất quang hoặc biến đổi hoạt tính xúc tác theo mong muốn. Trong cáchệ nano cluster này, các điện tử hóa trị lớp trong các nguyên tử kim loại quý thường chuyển động tựdo trong khi các điện tử lớp ngoài cùng trong các nguyên tử kim loại chuyển tiếp chủ yếu chuyểnđộng định xứ trên chính các nguyên tử kim loại chuyển tiếp. Tùy vào tương tác giữa các điện tử tự dovà điện tử định xứ, một số điện tử định xứ trên các nguyên tử kim loại chuyển tiếp có độ linh độngmạnh hơn, trở thành điện tử tự do, tham gia vào đám mây điện tử tự do của nano cluster dẫn tớinhững biến đổi đáng kể về liên kết, cấu trúc hình học và cấu trúc điện tử của nano cluster. Khi đó, cácđiện tử tự do đóng vai trò hình thành lên lớp vỏ điện tử của cả nano cluster và quyết định một số tínhchất cơ bản của nano cluster. Nano cluster có các điện tử tự do di chuyển lấp đầy các mức năng lượnglớp vỏ điện tử tương tự như trong nguyên tử khí trơ sẽ trở nên rất bền vững như một siêu nguyên tử.Ngoài ...