Nghiên cứu liên kết hydrogen trong các dimer RCHZ bằng phương pháp hóa học lượng tử

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÓA HỌC LƢỢNG TỬ

1.1. Phƣơng trình Schrödinger

1.2. Sự gần đúng Born–Oppenheimer

1.3. Nguyên lí không phân biệt các hạt đồng nhất

1.4. Nguyên lí phản đối xứng hay nguyên lý loại trừ Pauli

1.5. Hàm sóng của hệ nhiều electron

1.6. Cấu hình electron và trạng thái hệ nhiều electron

1.7. Bộ hàm cơ sở

1.8. Orbital kiểu Slater và Gaussian

1.9. Một số khái niệm về bộ hàm cơ sở

1.10. Phân loại bộ hàm cơ sở

1.11. Các phƣơng pháp gần đúng hoá học lƣợng tử

1.12. Phương pháp bán kinh nghiệm

1.13. Phương pháp Hartree–Fock và phương trình Roothaan

1.14. Phương pháp nhiễu loạn Møller-Plesset (MPn)

1.15. Phương pháp chùm tương tác (Coupled-Cluster-CC)

1.16. Thuyết phiếm hàm mật độ (Density Functional Theory-DFT)

1.17. Orbital phân tử khu trú (LMO), orbital thích hợp (NO), orbital nguyên tử thích hợp (NAO) và orbital liên kết thích hợp (NBO)

1.18. Orbital phân tử khu trú (LMO)

1.19. Orbital thích hợp (NO), orbital nguyên tử thích hợp (NAO) và orbital liên kết thích hợp (NBO)

1.20. Sai số do chồng chất bộ cơ sở (BSSE)

2. CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU

2.1. Liên kết hydrogen

2.2. Khái niệm và phân loại liên kết hydrogen

2.3. Tầm quan trọng của liên kết hydrogen

2.4. Liên kết hydrogen chuyển dời đỏ (Red–Shifting Hydrogen Bond) và liên kết hydrogen chuyển dời xanh (Blue–Shifting Hydrogen Bond)

2.5. Phƣơng pháp thực nghiệm và lý thuyết nghiên cứu liên kết hydrogen

2.5.1. Phương pháp thực nghiệm

2.5.2. Phương pháp lý thuyết

2.6. Hệ chất nghiên cứu

2.6.1. Giới thiệu chung hệ chất nghiên cứu

2.6.2. Phương pháp nghiên cứu

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Cấu trúc hình học của các monomer RCHZ (R = H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z = O, S, Se, Te)

3.2. Tƣơng tác giữa RCHZ với RCHZ (R = H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z = O, S, Se, Te)

3.2.1. Cấu trúc hình học và phân tích AIM

3.2.2. Năng lượng tương tác

3.3. Sự thay đổi độ dài liên kết và tần số dao động hóa trị của các liên kết hydrogen Csp2–H∙∙∙Z

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu liên kết hydrogen trong dimer RCHZ

Liên kết hydrogen là một trong những loại liên kết quan trọng trong hóa học, đặc biệt trong các dimer RCHZ. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích và đánh giá độ bền của liên kết hydrogen Csp2-H∙∙∙Z trong các dimer RCHZ, nơi R có thể là H, F, Cl, Br, CH3, NH2 và Z là O, S, Se, Te. Việc hiểu rõ về liên kết hydrogen không chỉ giúp giải thích các hiện tượng hóa học mà còn có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

1.1. Khái niệm và tầm quan trọng của liên kết hydrogen

Liên kết hydrogen là một loại tương tác không cộng hóa trị giữa nguyên tử hydro và nguyên tử có độ âm điện cao. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc của các phân tử sinh học như DNA và protein.

1.2. Các loại liên kết hydrogen trong dimer RCHZ

Trong dimer RCHZ, có hai loại liên kết hydrogen chính: liên kết hydrogen chuyển dời đỏ và liên kết hydrogen chuyển dời xanh. Mỗi loại có đặc điểm và tính chất riêng, ảnh hưởng đến độ bền của dimer.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu liên kết hydrogen

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về liên kết hydrogen, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc hiểu rõ bản chất và độ bền của các liên kết này, đặc biệt là liên kết Csp2-H∙∙∙Z. Các yếu tố như cấu trúc hóa học và môi trường xung quanh có thể ảnh hưởng lớn đến tính chất của liên kết hydrogen.

2.1. Thiếu hụt dữ liệu về liên kết hydrogen Csp2 H

Nhiều nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào liên kết Csp3-H, trong khi liên kết Csp2-H vẫn chưa được khai thác đầy đủ. Điều này tạo ra khoảng trống trong kiến thức về các tương tác này.

2.2. Khó khăn trong việc mô hình hóa và tính toán

Việc mô hình hóa các liên kết hydrogen trong dimer RCHZ bằng phương pháp hóa học lượng tử gặp nhiều khó khăn do tính phức tạp của các tương tác giữa các nguyên tử.

III. Phương pháp nghiên cứu liên kết hydrogen Csp2 H Z

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp hóa học lượng tử để phân tích liên kết hydrogen trong các dimer RCHZ. Các phương pháp tính toán như MP2 và CCSD(T) được áp dụng để tối ưu cấu trúc và đánh giá độ bền của các liên kết hydrogen.

3.1. Phương pháp hóa học lượng tử MP2

Phương pháp MP2 (Møller-Plesset perturbation theory) được sử dụng để tính toán năng lượng tương tác của các dimer, giúp xác định độ bền của liên kết hydrogen.

3.2. Phương pháp CCSD T trong nghiên cứu

Phương pháp CCSD(T) (Coupled Cluster with Single and Double excitations and perturbative Triple excitations) cung cấp độ chính xác cao trong việc tính toán năng lượng và cấu trúc của các dimer.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng liên kết hydrogen Csp2-H∙∙∙Z có độ bền cao và có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như hóa học vật liệu và sinh học. Các dimer RCHZ cho thấy sự tương tác mạnh mẽ giữa các nguyên tử, ảnh hưởng đến tính chất vật lý và hóa học của chúng.

4.1. Đánh giá độ bền của liên kết hydrogen

Độ bền của liên kết hydrogen Csp2-H∙∙∙Z được đánh giá thông qua năng lượng tương tác và các thông số nhiệt động học, cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các dimer khác nhau.

4.2. Ứng dụng trong hóa học vật liệu

Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu mới có tính chất đặc biệt nhờ vào sự tương tác của liên kết hydrogen.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về liên kết hydrogen Csp2-H∙∙∙Z trong các dimer RCHZ đã cung cấp nhiều thông tin quý giá về bản chất và độ bền của các liên kết này. Tương lai, cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu để khám phá thêm các loại liên kết hydrogen mới và ứng dụng của chúng trong khoa học và công nghệ.

5.1. Tóm tắt kết quả chính

Kết quả nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của liên kết hydrogen và mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực hóa học lượng tử.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để hiểu rõ hơn về các loại liên kết hydrogen khác và ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực khác nhau.

Nghiên cứu liên kết hydrogen Csp2-H∙∙∙Z trong các dimer RCHZ bằng phương pháp hóa học lượng tử