- Chúng tôi đã chứng minh được rằng thủy tinh dưới tác dụng của ngoại lực tồn tại sự chuyển pha động lực học loại 1 ở mặt phẳng chịu lực tác động chính. Đồng thời, kết quả thực nghiệm và mô phỏng của chúng tôi đã chứng minh rằng: khi thủy tinh bị già hóa theo thời gian, năng lượng tự do của hệ giảm. Trong bài báo “Measuring the free energy of hard-sphere colloidal glasses”, Journal of Physics D: Applied Physics, 55(16), 2022 chúng tôi đã chỉ ra rằng năng lượng tự do của hệ giảm theo thời gian đồng nghĩa với entropy dao động (đặc trưng cho lý thuyết tế bào - cell theory) cũng biến đổi. Chúng tôi đã thành công xây dựng mô hình lý thuyết để giải thích sự thay đổi cấu trình hình học của hệ dẫn đến sự thay đổi entropy dao động và hệ quả là làm giảm năng lượng tự do.
Đồng thời, trong hướng nghiên cứu này, chúng tôi cũng mở rộng phương pháp nghiên cứu trên để áp dụng cho vật liệu hai chiều penta-graphene dưới tác dụng của nhiên độ và ngoại lực biến dạng.
Chúng tôi đã khảo sát quá trình chuyển pha của penta-graphene ở các tốc độ nung nóng và làm lạnh khác nhau và đã chỉ ra quá trình chuyển pha loại I của hệ vật liệu này theo nhiệt độ. Kết quả được công bố trên tạp chí Hue University Journal of Science: Natural Science, 130(139-147), 2021 với tiêu đề “Non-equilibrium phase transition of two dimensional penta-graphene”. Dưới tác dụng của ngoại lực biến dạng, chúng tôi cũng khảo sát rõ chu trình trễ của vật liệu này theo độ biến dạng (tương tự như chu trình từ trễ trong các loại vật liệu từ). Kết quả đang được thẩm đinh ở tạp chí Hue University Journal of Science: Natural Science.

- Hệ keo mềm dị hướng được mô hình hóa như một hạt nước gồm có 2 hạt nhỏ hai đầu và hạt trung tâm lớn dưới tác dụng của thế năng short-range có thể hình thành trạng thái gel và có sự chuyển pha sol-gel theo thời gian. Kết quả nghiên cứu này được công bố trên Tạp chí VNU Journal of Science: Mathematics-Physics, 36(1), 2021 với tiêu đề “Gelation of anisotropic colloids with short-range attraction”. Đồng thời, dưới tác dụng của lực Casimir tới hạn, hệ hạt dị hướng gồm một hạt trung tâm và 2 hạt nhỏ ở hai đầu thể hiện phân bố hàm mũ -3/2 khi khảo sát sự phân bố kích thước khối liên kết (cluster-mass distribution). Trong bản thảo “Universal scaling behavior of colloidal gels with critical Casimir forces”, chúng tôi đã chỉ ra rằng, cluster-mass distribution phân bố theo hệ số mũ -3/2 và đã dùng lý thuyết cân bằng động (master kinetic equation) để giải thích cơ chế hình thành gel. Kết quả này khá mới trong cộng đồng khoa học quốc tế. Nhỏm nghiên cứu (bao gồm TS. Đặng Minh Triết, TS.
Nguyễn Trúc Anh, PGS. TS. Trịnh Xuân Hoàng và GS. Peter Schall) đang hoàn thiện bản thảo dự kiến nộp cho Tạp chí Journal of Chemical Physics (bài báo mời) vào tháng 8/2022.

- Vật liệu bán dẫn thấp chiều và chấm lượng tử gần đây được đặc biệt chú ý do khả năng ứng dụng mạnh mẽ của chúng trong việc chẩn đoán ung thư sớm và ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng. Trong hướng nghiên cứu này, chúng tôi tập trung nghiên cứu vật liệu hai chiều phosphorene xanh, chấm lượng tử graphene, penta-graphene, và phosphorene xanh. Điển hình nhất trong định hướng nghiên cứu này, chúng tôi lần đầu tiên đã có thể kết hợp lý thuyết phiếm hàm mật độ DFT và phương pháp nhiệt động học cổ điển để chỉ ra mối quan hệ mật thiết giữa quá trình biến dạng của vật liệu hai chiều và sự thay đổi cấu trúc vùng năng lượng cũng như định hướng dị hướng của các orbital phân tử. Kết quả nghiên cứu được chấp nhận đăng trên tạp chí ISI uy tín Journal of Physics: Condensed Matter với tiêu đề “Structural modification enhances the optoelectronic properties of defect blue phosphorene thin films”. Trong hướng tiếp cận này, chúng tôi đã khảo sát chi tiết hơn cấu trúc vùng năng lượng, tính chất quang của vật liệu phosphorene xanh dưới tác dụng của điện trường ngoài. Kết quả là công trình “Electric field as a novel swith to enhance optical absorption spectra of defect blue phosphorene thin-films” được đăng tải trên VNU Journal of Science: Mathematics and Physics, 38(2), 2022.
Theo hướng nghiên cứu về chấm lượng tử, nhóm nghiên cứu (bao gồm TS. Đặng Minh Triết, TS.
Phạm Thị Bích Thảo và PGS. TS. Nguyễn Thành Tiên) đã xây dựng thành công mô hình chấm lượng tử penta-graphene ở các kích thước chẩm lượng tử khác nhau. Sử dụng phương pháp DFT được tích hợp trên phần mềm Atomistix Toolkit (ATK), chúng tôi đã thành công tính toán được cấu trúc vùng năng lượng và chỉ ra mối liên hệ trực tiếp giữa cấu trúc vùng năng lượng và các vị trí vạch phát quang trong phổ quang hấp thụ. Kết quả nghiên cứu được trình bày chi tiết trong bản thảo “First-principles study of electronic and optical properties of small edge-functionalized penta-graphene quantum dots” đang được thẩm định vòng cuối (minor revision) cho tạp chí ISI AIP Advances. Với chấm lượng tử phosphorene xanh, chúng tôi đã khảo sát thành công ảnh hưởng của kích thước và hình thái học của chấm lượng tử lên cấu trúc vùng năng lượng cũng như hệ số hấp thụ quang của vật liệu. Chúng tôi đã chỉ ra rằng, hình thái học và yếu tố quan trọng quyết định khả năng hấp thụ quang của hệ vật liệu này.
Kết quả nghiên cứu này đang được thẩm định vào cuối (minor revision) ở tạp chí Science and Technology Development Journal - Natural Sciences. Cùng với GS. Đinh Văn An, chúng tôi đã xây dựng thành công mô hình chấm lượng tử graphene và chấm lượng tử graphene pha tạp Nito. Chúng tôi sử dụng công cụ DFT tích hợp trong phần mềm Vienna ab-initio simulation package (VASP) để tính toán cấu trúc vùng năng lượng, hàm phân bố mật độ trạng thái và phổ quang học. Trong bản thảo “Opto-electronic properties of pristine and Nitrogen doped hexagonal-graphene quantum dots”, chúng tôi đã chỉ ra rằng hệ số hấp thụ quang dịch về vùng hồng ngoại khi kích thước của chấm lượng tử tăng dần và hiệu ứng polaron hình thành rõ khi phân tích cấu trúc vùng năng lượng của chấm lượng tử graphene pha tạp Nito. Kết quả nghiên cứu đang được hoàn thiện để nộp cho Tạp chí Quốc tế uy tín.

Nội dung nghiên cứu góp phần hỗ trợ và đào tạo học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Vật lý lý thuyết và Vật lý toán.