Luận Văn Thạc Sĩ: Tính Toán Phổ Dao Động Của D-Glucose Bằng Phương Pháp DFT

• Tác giả: Nguyễn Thị Thủy
• Người hướng dẫn: Ts. Hoàng Chí Hiếu
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Quang Học
• Đề tài: Tính Toán Phổ Dao Động Của D-Glucose Bằng Phương Pháp DFT
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP DFT
• 1.1. Giới thiệu về lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT)
• 1.2. Bài toán của hệ nhiều hạt
• 1.3. Ý tưởng ban đầu về DFT: Thomas-Fermi và các mô hình liên quan
• 1.4. Các định lý Hohenberg-Kohn
• 1.5. Giới thiệu về orbital và hàm năng lượng Kohn-Sham
• 1.6. Phiếm hàm gần đúng mật độ địa phương (LDA – Local Density Approximation). Phương pháp gần đúng gradient suy rộng (GGA)
• 1.7. Mô hình lý thuyết phiếm hàm mật độ trong Dmol3. Nguồn gốc và cấu trúc phổ Raman
• 1.8. Các nguyên tắc chọn lọc cho phổ Hồng ngoại và phổ Raman
• 1.9. Sự dao động của phân tử 2 nguyên tử
• 1.10. So sánh phổ Raman và phổ Hồng ngoại
• 1.11. Ứng dụng của phương pháp phân tích phổ Raman
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN
• 2.1. Tổng quan về Glucose. Các phân tử Sacchride
• 2.2. Trạng thái tự nhiên
• 2.3. Tính chất Vật lý
• 2.4. Công thức cấu tạo
• 2.5. Tính chất hóa học
• 2.6. Điều chế và ứng dụng
• 2.7. Tầm quan trọng của Glucose trong đời sống
• 2.8. Một số nghiên cứu quang phổ học dao động của Glucose
• 2.9. Phương pháp tính toán. Mô hình và các thông số tính toán
• 2.10. Cấu trúc phân tử của D-Glucose
• 2.11. Cấu trúc phân tử của H2O
• 2.12. Xây dựng mô hình D-Glucose có thêm phân tử H2O để nghiên cứu ảnh hưởng của H2O lên phổ Raman của D-Glucose
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc trưng phổ Raman của D-Glucose
• 3.1.1. Vùng phổ từ 0 – 1700 cm-1
• 3.1.2. Vùng phổ từ 2700–3200 cm-1
• 3.1.3. Vùng phổ từ 3300–3900 cm-1
• 3.2. Đặc trưng phổ Raman của phân tử H2O
• 3.3. Ảnh hưởng của H2O lên phổ Raman của D-Glucose
• 3.3.1. Ảnh hưởng của H2O lên phổ Raman của D-Glucose trong khoảng tần số lân cận 1600 cm-1
• 3.3.2. Ảnh hưởng của H2O lên phổ Raman của D-Glucose trong khoảng tần số 3600 cm-1 – 3800 cm-1
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Tính Toán Phổ Dao Động D Glucose Bằng Phương Pháp DFT

Tính toán phổ dao động của D-Glucose là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong hóa học lý thuyết. Phương pháp DFT (Density Functional Theory) đã trở thành công cụ chính để mô phỏng và phân tích các tính chất của phân tử này. D-Glucose, một monosaccharide phổ biến, đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học và công nghiệp. Việc hiểu rõ về phổ dao động của D-Glucose không chỉ giúp giải thích các hiện tượng hóa học mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các ứng dụng thực tiễn.

1.1. Giới thiệu về D Glucose và Tính Quan Trọng của Nó

D-Glucose là một loại đường đơn, có công thức hóa học C6H12O6. Nó là nguồn năng lượng chính cho tế bào và tham gia vào nhiều quá trình sinh hóa. Nghiên cứu về D-Glucose giúp hiểu rõ hơn về vai trò của nó trong cơ thể và ứng dụng trong ngành thực phẩm và y học.

1.2. Phương Pháp DFT và Ứng Dụng Trong Tính Toán Phổ

Phương pháp DFT là một công cụ mạnh mẽ trong hóa học lý thuyết, cho phép tính toán các tính chất của hệ nhiều hạt. DFT sử dụng mật độ điện tử để mô tả trạng thái của hệ, giúp giảm độ phức tạp so với việc sử dụng hàm sóng. Phương pháp này đã được áp dụng thành công trong việc tính toán phổ dao động của D-Glucose.

II. Thách Thức Trong Tính Toán Phổ Dao Động D Glucose

Mặc dù phương pháp DFT mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc tính toán phổ dao động của D-Glucose. Các vấn đề như độ chính xác của mô hình, sự tương tác giữa các phân tử và ảnh hưởng của môi trường xung quanh đều có thể ảnh hưởng đến kết quả tính toán.

2.1. Độ Chính Xác Của Mô Hình Tính Toán

Độ chính xác của mô hình DFT phụ thuộc vào loại phiếm hàm được sử dụng. Việc lựa chọn phiếm hàm phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo kết quả tính toán phản ánh đúng thực tế. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng phiếm hàm GGA có thể cải thiện độ chính xác trong tính toán phổ dao động.

2.2. Ảnh Hưởng Của Môi Trường Xung Quanh

Môi trường xung quanh, đặc biệt là sự hiện diện của nước, có thể ảnh hưởng đáng kể đến phổ dao động của D-Glucose. Các nghiên cứu cho thấy rằng nước có thể thay đổi cấu trúc và tính chất của D-Glucose, do đó cần phải xem xét các yếu tố này trong mô hình tính toán.

III. Phương Pháp Tính Toán Phổ Dao Động D Glucose Bằng DFT

Để tính toán phổ dao động của D-Glucose, phương pháp DFT được áp dụng với các bước cụ thể. Đầu tiên, cấu trúc phân tử D-Glucose được tối ưu hóa, sau đó tiến hành tính toán phổ dao động bằng phần mềm DMol3. Quá trình này bao gồm việc xác định các mode dao động và tần số tương ứng.

3.1. Tối Ưu Hóa Cấu Trúc Phân Tử D Glucose

Tối ưu hóa cấu trúc là bước đầu tiên trong quá trình tính toán. Sử dụng phần mềm DMol3, cấu trúc phân tử D-Glucose được tối ưu hóa để đạt được hình dạng ổn định nhất. Quá trình này giúp xác định các thông số như khoảng cách liên kết và góc liên kết.

3.2. Tính Toán Phổ Dao Động Bằng Phương Pháp DFT

Sau khi tối ưu hóa, phương pháp DFT được sử dụng để tính toán phổ dao động. Các mode dao động được xác định và phân tích để hiểu rõ hơn về các đặc trưng phổ của D-Glucose. Kết quả tính toán sẽ được so sánh với các dữ liệu thực nghiệm để kiểm tra độ chính xác.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả từ việc tính toán phổ dao động của D-Glucose bằng phương pháp DFT đã cung cấp nhiều thông tin quý giá. Các mode dao động và tần số tương ứng đã được xác định, giúp giải thích các hiện tượng hóa học liên quan đến D-Glucose. Những kết quả này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm và nghiên cứu sinh học.

4.1. Đặc Trưng Phổ Dao Động Của D Glucose

Kết quả tính toán cho thấy các mode dao động chính của D-Glucose nằm trong các vùng tần số khác nhau. Những đặc trưng này giúp nhận diện D-Glucose trong các mẫu thực nghiệm và hỗ trợ trong việc phát triển các phương pháp phân tích mới.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Thực Phẩm và Y Học

Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong ngành thực phẩm để cải thiện chất lượng sản phẩm và trong y học để phát triển các liệu pháp điều trị mới. Việc hiểu rõ về phổ dao động của D-Glucose sẽ giúp tối ưu hóa các quy trình sản xuất và phát triển sản phẩm mới.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu Tính Toán Phổ Dao Động

Nghiên cứu về tính toán phổ dao động của D-Glucose bằng phương pháp DFT đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực hóa học lý thuyết. Kết quả đạt được không chỉ giúp giải thích các hiện tượng hóa học mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các ứng dụng thực tiễn. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ tính toán hiện đại.

5.1. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc mở rộng mô hình tính toán để bao gồm các yếu tố khác như nhiệt độ và áp suất. Điều này sẽ giúp hiểu rõ hơn về hành vi của D-Glucose trong các điều kiện khác nhau.

5.2. Tích Hợp Công Nghệ Mới Vào Nghiên Cứu

Việc tích hợp các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và máy học vào nghiên cứu tính toán sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả của các mô hình tính toán. Điều này có thể mở ra những cơ hội mới trong việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm dựa trên D-Glucose.