تأثير درجة الحرارة في خواص بلورة الماس

تأثير درجة الحرارة في خواص بلورة الماس

المقدمة
نظراً لأهمية بلورة الماس في المجالات الصناعية والعلمية فقد قام عدد من الباحثين بدراسة خواصها بطرائق عملية ونظرية متعددة [Harker and Larkins 1979, Fahy et al. 1990, Furthmuller et al.2002, Occelli et al. 2003, Radi et al. 2007 ]. وفي البحث الحالي تم استعمال طريقة الإهمال المتوسط للتداخل التفاضلي لخلية الوحدة الكبيرة ( LUC-INDO ) لحساب بعض الخواص الفيزيائية وخاصة الالكترونية لبلورة الماس، إذ تتميز هذه الطريقة بسرعة إنجاز العمليات الحسابية، كما إنها أكثر دقة من طريقة الإهمال التام للتداخل التفاضلي (CNDO). ومن ثم تمت دراسة تأثير درجة الحرارة في تلك الخواص، لما يمثله هذا المجال من أهمية في مجال صناعة الأجهزة الالكترونية ألمعرضه الى تغيرات كبيرة في درجة الحرارة.
تستند الطريقة المستعملة في البحث الحالي على مبادئ النظرية الكمية، وقد تم وضعها و تطويريها من قبل علماء وباحثين كثيرين. ففي عام 1928 تمكن العالم الإنكليزي هارتري ( Hartree) من وضع أول نموذج كمي لوصف الذرة متعددة الالكترونات. وفي عام 1930 تقدم فوك ( Fock) بتطوير نموذج هارتري ليشمل البرم الالكتروني. وفي عام 1954 تقدم كل من روثان و هول ( Roothan and Hall ) بوضع أول نظرية تقريبية لوصف الجزيئات باستعمال تقريب الجمع الخطي للمدارات الذرية، و تضمنت هذه الطريقة حساب عدد كبير جداً من التكاملات وخصوصاً تكاملات التنافر الالكتروني، مما جعل هذه الطريقة بالغة التعقيد عند تطبيقها لدراسة الجزيئات المعقدة. ان صعوبة تطبيق الطريقة الأنفة الذكر لدراسة التركيب الالكتروني للجزيئات المعقدة أدى الى ابتكار طرائق تقريبية تستند في بعض مراحلها على النتائج العملية لتسهيل الحسابات النظرية سميت بالطرائق شبة التجريبية. فقد وضع بوبل وسيجال ( Pople and Segal 1965) بعض هذه الطرائق وهي تستعمل ألان لدراسة العديد من الجزيئات العضوية و اللاعضوية المعقدة لاستخراج الخواص الكيميائية والفيزيائية المختلفة. وفي عام 1979 طور كل من هاركر و لاركنس ( Harker & Larkins 1979 ) نموذج خلية الوحدة الكبيرة واستعملاها لدراسة التركيب الالكتروني لبعض البلورات. وأستمر العمل على تطوير واستعمال هذه الطريقة من قبل باحثين آخرين [ Evarestov and Smirnov 1983, Segal 1990, Radi et al. 2007 ].