published_or_final_version / Chemistry / Doctoral / Doctor of Philosophy

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Thesis--Ph. D., University of Hong Kong, 1981. / Cover title.

Thesis (Ph.D.)--Dept. of Physical and Inorganic Chemistry, University of Adelaide, 1973. / "September 1973." Includes bibliographical references.

"January 1967." / Includes bibliographical references. / v, 238 leaves : ill. ; 30 cm. / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, Dept. of Physical and Inorganic Chemistry, 1967

1 v. (various pagings) : ill., plates ; 26 cm. / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / Thesis (Ph.D.1973) from the Dept. of Physical and Inorganic Chemistry, University of Adelaide

Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, Dept. of Physical and Inorganic Chemistry, 1967. / "January 1967." Includes bibliographical references.

Graduation date: 1997

abstract: Transition metal di- and tri-halides (TMH) have recently gathered research attention owing to their intrinsic magnetism all the way down to their two-dimensional limit. 2D magnets, despite being a crucial component for realizing van der Waals heterostructures and devices with various functionalities, were not experimentally proven until very recently in 2017. The findings opened up enormous possibilities for studying new quantum states of matter that can enable potential to design spintronic, magnetic memory, data storage, sensing, and topological devices. However, practical applications in modern technologies demand materials with various physical and chemical properties such as electronic, optical, structural, catalytic, magnetic etc., which cannot be found within single material systems. Considering that compositional modifications in 2D systems lead to significant changes in properties due to the high anisotropy inherent to their crystallographic structure, this work focuses on alloying of TMH compounds to explore the potentials for tuning their properties. In this thesis, the ternary cation alloys of Co(1-x)Ni(x)Cl(2) and Mo(1-x)Cr(x)Cl(3) were synthesized via chemical vapor transport at a various stoichiometry. Their compositional, structural, and magnetic properties were studied using Energy Dispersive Spectroscopy, Raman Spectroscopy, X-Ray Diffraction, and Vibrating Sample Magnetometry. It was found that completely miscible ternary alloys of Co(1-x)Ni(x)Cl(2) show an increasing Néel temperature with nickel concentration. The Mo(1-x)Cr(x)Cl(3) alloy shows potential magnetic phase changes induced by the incorporation of molybdenum species within the host CrCl3 lattice. Magnetic measurements give insight into potential antiferromagnetic to ferromagnetic transition with molybdenum incorporation, accompanied by a shift in the magnetic easy-axis from parallel to perpendicular. Phase separation was found in the Fe(1-x)Cr(x)Cl(3) ternary alloy indicating that crystallographic structure compatibility plays an essential role in determining the miscibility of two parent compounds. Alloying across two similar (TMH) compounds appears to yield predictable results in properties as in the case of Co(1-x)Ni(x)Cl(2), while more exotic transitions, as in the case of Mo(1-x)Cr(x)Cl(3), can emerge by alloying dissimilar compounds. When dissimilarity reaches a certain limit, as with Fe(1-x)Cr(x)Cl(3), phase separation becomes more favorable. Future studies focusing on magnetic and structural phase transitions will reveal more insight into the effect of alloying in these TMH systems. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Materials Science and Engineering 2020

Ce travail est une contribution ab initio à la caractérisation d'halogénures diatomiques de métaux de transition. Nous avons choisi de caractériser la structure électronique des chlorures de métaux de transition du groupe Vb (NbCl et TaCl) et du fluorure de nickel car une série de spectres les concernant ont été enregistrés mais aucune donnée théorique fiable n'était disponible dans la littérature.<p><p>Pour étudier ces molécules, nous avons appliqué une procédure de calcul à deux étapes qui permet de tenir compte des effets de corrélation électronique et des effets relativistes. Dans la première étape, nous avons réalisé des calculs CASSCF/ICMRCI+Q de grande taille qui tiennent compte de l'énergie de corrélation et introduisent des effets relativistes scalaires. Dans la deuxième étape, le couplage spin-orbite est traité par la "state interacting method" implémentée dans le logiciel MOLPRO. Nous avons développé des stratégies de calcul basées sur ces méthodes de calcul et adaptées aux différentes molécules ciblées. Ainsi, pour les molécules NbCl et TaCl, nous avons utilisé des pseudopotentiels relativistes scalaires et spin-orbite, tandis que pour la molécule NiF, nous avons réalisé des calculs tous électrons.<p><p>Nous avons d'abord testé la stratégie de calcul sur les cations Nb+ et Ta+. Ensuite, nous avons calculé pour la première fois les structures électroniques relativiste scalaire et spin-orbite des molécules NbCl (de 0 à 17000 cm-1) et TaCl (de 0 à 23000 cm-1). A l'aide de ces données théoriques, nous avons interprété les spectres expérimentaux en collaboration avec Bernath et al. Nous avons proposé plusieurs attributions de transitions électroniques en accord avec l'expérience mais nos résultats théoriques ne nous ont pas permis de les attribuer toutes. Néanmoins, nous avons mis en évidence une série d'autres transitions électroniques probables qui pourraient, à l'avenir, servir à l'interprétation de nouveaux spectres mieux résolus. <p><p>Outre son intérêt expérimental, cette étude a permis de comparer les structures électroniques des molécules isovalencielles VCl, NbCl et TaCl, mettant en évidence des différences importantes.<p>L'élaboration d'une nouvelle stratégie de calcul pour décrire les systèmes contenant l'atome de nickel représentait un véritable défi en raison de la complexité des effets de corrélation électronique. Notre stratégie de calcul a consisté à introduire ces effets en veillant à réduire au maximum la taille des calculs qui devenait considérable.<p>Nous l'avons testée sur l'atome Ni et appliquée ensuite au calcul des structures électroniques relativiste scalaire et spin-orbite de la molécule NiF entre 0 à 2500 cm-1. Nous avons obtenus des résultats qui corroborent l'expérience. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished