- THẾ TƯƠNG TÁC NGUYÊN TỬ. - VÀ CÁC THAM SỐ NHIỆT ĐỘNG CỦA CÁC TINH THỂ CẤU TRÚC FCC CÓ CHỨA TẠP CHẤT. - Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán Mã ngành: 60440103. - Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy trong Bộ môn Vật lý lý thuyết đã truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức quý báu, trang bị cho chúng tôi những phƣơng pháp nghiên cứu khoa học tiên tiến cùng một sự tƣ duy sáng tạo độc đáo.. - Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật lý đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn này.. - 1 - CHƢƠNG 1: PHƢƠNG PHÁP XAFS. - Error! Bookmark not defined.. - XAFS nhƣ hiệu ứng của trạng thái cuối giao thoa. - 1.4.Các hiệu ứng nhiệt động trong XAFS và hệ số Debye-Waller.Error! Bookmark not defined.. - CHƢƠNG 2: CÁC HIỆU ỨNG PHI ĐIỀU HOÀ VÀ KHAI TRIỂN CÁC CUMULANT. - Hiệu ứng phi điều hoà và giãn nở nhiệt. - Phƣơng pháp XAFS phi điều hòa theo mô hình Einstein tƣơng quan phi điều hòa. - Thế tƣơng tác nguyên tử. - Giãn nở nhiệt. - Công thức khai triển gần đúng Cumulant Error! Bookmark not defined.. - CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC BIỂU THỨC CUMULANT VÀ CÁC THAM SỐ NHIỆT ĐỘNG CHO CÁC TINH THỂ CẤU TRÚC LẬP PHƢƠNG TÂM DIỆN (FCC) DƢỚI ẢNH HƢỞNG CỦA NGUYÊN TỬ TẠP CHẤTError! Bookmark not defined.. - Cấu trúc mạng tinh thể FCC. - Các biểu thức cumulant và hệ số giãn nở nhiệtError! Bookmark not defined.. - Tính hệ số đàn hồi hiệu dụng và phần nhiễu loạn phi điều hoà. - Bookmark not defined.. - Tính các cumulant, hệ số giãn nở nhiệt, nhiệt dung mạng tinh thể . - Nhiệt dung của mạng tinh thể. - CHƢƠNG 4: ÁP DỤNG ĐỐI VỚI MẠNG TINH THỂ ĐỒNG (CU) CÓ CHỨA TẠP CHẤT NIKEN (NI) VÀ MẠNG TINH THỂ ĐƠN NGUYÊN TỬ ĐỒNG (CU), NIKEN (NI). - Áp dụng đối với mạng tinh thể Đồng (Cu) có tạp chất Niken (Ni. - Các thông số chung của nguyên tử Đồng (Cu. - Các thông số chung của nguyên tử Niken (N i. - Tính các cumulant, hệ số giãn nở nhiệt và nhiệt dung mạng tinh thểError!. - Xét trƣờng hợp mạng tinh thể đơn nguyên tử (không chứa tạp chất). - Áp dụng đối với mạng tinh thể Đồng (Cu) và Niken (Ni. - 4.2.1 Các cumulant và các tham số nhiệt động . - Áp dụng đối với mạng tinh thể Đồng (Cu)Error! Bookmark not defined.. - Áp dụng đối với mạng tinh thể Niken (Ni)Error! Bookmark not defined.. - Thế Morse đối với Cu, Ni, Cu-Ni. - 4.3.2.Thế tƣơng tác nguyên tử hiệu dụng phi điều hòa đối với Cu, Ni và Cu-Ni.. - Sự phụ thuộc nhiệt độ của cumulant bậc một đối với Cu, Ni và Cu-Ni. - …..Error! Bookmark not defined.. - 4.3.4.Sự phụ thuộc nhiệt độ của cumulant bậc 2 đối với Cu, Ni và Cu-Ni Error!. - Sự phụ thuộc nhiệt độ của cumulant bậc 3 đối với Cu, Ni và Cu- NiError!. - Sự phụ thuộc nhiệt độ của hệ số giãn nở nhiệt. - Hình 1.1: Các hiệu ứng vật lý xảy ra khi chùm điện tử phóng nhanh vào nguyên tử trong đó có bức xạ tia X. - Hình 1.2: Điện tử chuyển từ trạng thái đầu. - Mô hình cấu trúc mạng tinh thể FCC. - Thế Morse đối với Cu, Ni và Cu-Ni. - Thế tƣơng tác nguyên tử hiệu dụng phi điều hòa đối với Cu, Ni và Cu- Ni. - Sự phụ thuộc nhiệt độ của cumulant bậc 1 đối với Cu, Ni và Cu-NiError!. - Sự phụ thuộc nhiệt độ của cumulant bậc 2 đối với Cu, Ni và Cu-NiError!. - Sự phụ thuộc nhiệt độ của cumulant bậc 3 đối với Cu, Ni và Cu-NiError!. - Sự phụ thuộc nhiệt độ của hệ số giãn nở nhiệt đối với Cu, Ni và Cu-Ni. - ….Error! Bookmark not defined.. - Vị trí, tọa độ và tích các cặp vectơ đơn vị của các nguyên tửError! Bookmark not defined.. - Ngày nay, những thành tựu trong nghiên cứu khoa học cơ bản nói chung và Vật lý nói riêng ngày càng đóng vai trò quyết định, thúc đẩy sự phát triện của Khoa học, Kỹ thuật và Công nghệ. - Trong đó việc nghiên cứu các tính chất vật lý nhƣ thế tƣơng tác nguyên tử, các tham số nhiệt động, các tham số cấu trúc và hiệu ứng dao động nhiệt nguyên tử của các hệ vật liệu là vấn đề thời sự và quan trọng trong Vật lý nói chung và Vật lý kỹ thuật nói riêng. - Cho nên nó đƣợc phát triển rộng rãi, mạnh mẽ cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm với nhiều phƣơng pháp khác nhau [3, 8, 9].. - Sau khi ngƣời ta phát hiện ra rằng phần cấu trúc tinh thể XAFS (X - ray Absorption Fine Structure) của tia X và ảnh Fourier của nó cho thông tin về cấu trúc, về các tham số nhiệt động, về các hiệu ứng dao động nhiệt của các nguyên tử cấu thành vật thể và nhiều hiệu ứng vật lý khác. - Phƣơng pháp này có tính ƣu việt là phổ XAFS cho thông tin về số nguyên tử trên các quả cầu phối vị và ảnh Fuorier của các phổ trên thông tin về bán kính của các quả cầu này. - Đây là một phƣơng pháp hữu nghiệm trong việc xác định cấu trúc vật thể không những thích hợp với các vật liệu có cấu trúc định hình mà còn rất ƣu thế với việc nghiên cứu các vật liệu có cấu trúc vô định hình.. - XAFS là hiệu ứng của trạng thái cuối, cụ thể là dƣới tác dụng của photon tia X một quang điện tử phát ra từ nguyên tử. - Nó bị tán xạ bởi các nguyên tử lân cận rồi quay trở lại giao thoa với sóng của quang điện tử mới phát ra và cho ta bức tranh về cấu trúc tinh thể. - Do chuyển động giữa chùm các nguyên tử bao quanh nguyên tử hấp thụ hay nguyên tử trung tâm, nên phổ XAFS không chỉ cho thông tin về cấu trúc mà. - còn cung cấp thông tin về các tính chất nhiệt động của các nguyên tử dao động cấu thành vật thể.. - Trong các vấn đề của XAFS, các hiệu ứng nhiệt động tức là dao động nhiệt của các nguyên tử lại có ảnh hƣởng mạnh mẽ lên phổ XAFS. - Sự xắp xếp của các nguyên tử làm cho mỗi chất có một cấu trúc nhất định. - Tuy nhiên các nguyên tử lại tham gia vào dao động nhiệt nên sự thay đổi của nhiệt độ sẽ làm ảnh hƣởng đến cấu trúc này. - Khi lƣợng tử hóa, các dao động của các nguyên tử hay dao động mạng đƣợc coi là các phonon [4], ở nhiệt độ thấp các phonon không tƣơng tác với nhau và ta có dao động điều hòa. - Nhƣng ở nhiệt độ cao thì các phonon tƣơng tác với nhau và dẫn đến hiệu ứng phi điều hòa. - Kết quả là ở nhiêt độ khác nhau thì phổ XAFS cho thông tin về cấu trúc khác nhau [11, 12] và nếu không tính đến đóng góp của nó thì sẽ nhận đƣợc các thông tin sai lệch.. - Để giải thích và mô tả các sai số do các hiệu ứng phi điều hòa gây ra ngƣời ta đã xây dựng gần đúng phép khai triển Cumulant. - Tuy nhiên ngƣời ta sử dụng gần đúng này chủ yếu là để khớp các phổ thực nghiệm [17] và rút ra các tham số vật lý. - Để tính giải tích các phổ XAFS với các đóng góp phi điều hòa một số lý thuyết đã đƣợc xây dựng nhƣ phƣơng pháp thế phi điều hòa đơn hạt ( Anharmonic single - particle) [17]. - nhƣng hạn chế là chƣa tính đến hệ nhiều hạt và hiệu ứng tƣơng quan, tiếp theo là mô hình tƣơng quan đơn cặp (Single -bond model) [5] cũng chƣa tính đến hệ nhiều hạt và phƣơng pháp gần đúng nhiệt động toàn mạng (Full lattice dynamical approach) khắc phục đƣợc hai phƣơng pháp trƣớc nhƣng lại đòi hỏi sự tính toán rất phức tạp, nổi bật là mô hình Einstein tƣơng quan phi điều hòa (Anharmonic - correlated Einstein model) [13] đã khắc phục đƣợc các hạn chế của các phƣơng pháp khác và đƣa tới tính giải tích các Cumulant cho đƣợc kết quả trùng tốt với thực nghiệm. - Nó đƣợc nhiều nhà khoa học quốc tế tin tƣởng và đã sử dụng có hiệu quả và coi là một trong các lý thuyết của phƣơng pháp XAFS [14] hay còn gọi là phƣơng pháp Hung - Rehr [10, 15, 16].. - Nguyễn Quang Báu, Bùi Bằng Đoan, Nguyễn Văn Hùng (1998), Vật lý thốngkê, Nhà xuất bản ĐHQG Hà Nội.. - Nguyễn Văn Hiệu (1997), Bài giảng chuyên đề về Vật lý chất rắn, Nhà xuất bản ĐHQG Hà Nội.. - Rehr (1993), “Thermal Expansion and X – ray Absorption Fine Structure Cumulant”, Phys. - G, (1959), “Application of Morse Potential Function to Cubic metals Phys”, Phys