Thứ hai, 26/07/2021 13:18 GMT+7

Nghiên cứu cấu trúc hình học và cấu trúc electron của các cluster chứa kim loại chuyển tiếp bằng hóa lượng tử

Cluster chứa kim loại chuyển tiếp với các nguyên tố như carbon, silic, oxy, lưu huỳnh với tỉ lệ thích hợp thường có những tính chất rất đặc biệt. Nhiều cluster thuộc loại này có độ bền cao và được sử dụng như các đơn vị cơ sở để xây dựng nên vật liệu nano. Ngoài ra, các cluster này cũng xuất hiện trong các quá trình xúc tác công nghiệp và vận chuyển sinh học. Đây là lý do mà cấu trúc hình học và cấu trúc electron của các cluster chứa kim loại chuyển tiếp được nghiên cứu rộng rãi. Việc nghiên cứu cấu trúc hình học và cấu trúc electron của các cluster chứa kim loại chuyển tiếp đã được tiến hành bằng cả phương pháp thực nghiệm và tính toán lý thuyết. Trong đó, nổi bật nhất là việc sử dụng phổ khối lượng (mass spectroscopy) để nghiên cứu độ bền của các cluster có khối lượng khác nhau thu được trong các phản ứng plasma tạo cluster. Sau đó, cấu trúc hình học và cấu trúc electron của các cluster có khối lượng xác định sẽ được thăm dò bằng phổ quang electron (photoelectron spectroscopy). Sự kết hợp giữa phổ khối lượng và phổ quang electron trong nghiên cứu tính chất của các cluster chứa kim loại chuyển tiếp đã mang đến những thông tin quý giá về cấu trúc hình học và cấu trúc electron của các cluster này.

Nhằm xác định được cấu trúc hình học của các cluster chứa kim loại chuyển tiếp, tìm kiếm những đồng phân bền nhất về mặt năng lượng, xác định được tính chất dao động của các đồng phân bền nhất về mặt năng lượng cũng như ô tả được cấu trúc electron của các đồng phân bền nhất về mặt năng lượng, tính thứ tự năng lượng tương đối của các trạng thái cơ bản và các trạng thái kích thích, giải thích phổ quang electron của các cluster chứa kim loại chuyển tiếp, nhóm nghiên cứu do TS. Trần Văn Tân, Trường Đại học Đồng Tháp, đứng đầu đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu cấu trúc hình học và cấu trúc electron của các cluster chứa kim loại chuyển tiếp bằng hóa lượng tử”.

Sau một thời gian triển khai, nhóm nghiên cứu thu được các kết quả như sau:

1. Đã nghiên cứu cấu trúc hình học và cấu trúc electron của các cluster MnS3−/0, NbC3−/0, ScSi3−/0, và VSi3−/0.

Qua so sánh các kết quả tính được bằng các phương pháp tính khác nhau với các kết quả thu được từ thực nghiệm, chúng tôi đã xác định được các phương pháp tính phù hợp để nghiên cứu cấu trúc hình học và cấu trúc electron phức tạp của các cluster chứa kim loại chuyển tiếp. Cụ thể, phương pháp tính theo lý thuyết phiếm hàm mật độ là phù hợp cho các phép tính tìm kiếm hình học cân bằng của các đồng phân, phương pháp CCSD(T) có khả năng tính được năng lượng với độ tin cậy cao cho các trạng thái electron có tính chất đa cấu hình thấp, trong khi phương pháp CASSCF/CASPT2 là rất tốt cho các phép tính xác định thứ tự năng lượng tương đối của các trạng thái electron cơ bản và kích thích của các đồng phân. Do vậy, những kết quả tính được có đủ độ tin cậy để so sánh với các kết quả thu được từ thực nghiệm.  

2. Đã thu được các thông số cấu trúc hình học, tần số dao động điều hoà, kiểu dao động điều hoà, năng lượng tương đối của các trạng thái electron cơ bản và kích thích của các đồng phân khác nhau của các cluster MnS3−/0, NbC3−/0, ScSi3−/0, và VSi3−/0.

Những kết quả tính được này đã được sử dụng để phân tích phổ quang electron của các cluster anion và cung cấp một cách tiếp cận mới để nghiên cứu cấu trúc và tính chất của các cluster chứa kim loại chuyển tiếp mà trong đó các phép tính hoá học lượng tử với độ tin cậy cao cần được tiến hành song song với các nghiên cứu thực nghiệm. 

Các kết quả nghiên cứu của đề tài đã được xuất bản trong ba bài báo đăng trên tạp chí khoa học quốc tế trong danh mục SCI và một bài báo đăng trên Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp. Phần mềm, các tập tin đầu vào và đầu ra của các phép tính hoá học lượng tử đã được chuyển giao cho Khoa sư phạm hoá sinh-kỹ thuật nông nghiệp Trường Đại học Đồng Tháp. Những thông tin này là tài liệu tham khảo có giá trị cho các bạn sinh viên và các nhà khoa học thuộc các chuyên ngành khác nhau của hoá học.


*Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 14642/2018) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

Nguồn: Cục Thông tin KH&CN quốc gia

Lượt xem: 314

Tìm theo ngày :

Đánh giá

(Di chuột vào ngôi sao để chọn điểm)