Sinnamik asit-grafen oksit komplekslerinin moleküler dinamik simülasyonları ile incelenmesi
Investigation of cinnamic acid-graphene oxide complexes by molecular dynamics simulations
- Tez No: 1005153
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ATAKAN MERAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ HANDAN EMİŞOĞLU KÜLAHLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Üsküdar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, sinnamik asit (CA) moleküllerinin grafen oksit (GO) yüzeylerine adsorpsiyon davranışı, konsantrasyon ve sıcaklığın fiziksel adsorpsiyon mekanizmaları üzerindeki etkileri moleküler dinamik (MD) simülasyonları kullanılarak sistematik bir şekilde incelenmiştir. Farklı CA konsantrasyonları (5, 10, 15 ve 20 molekül) ve sıcaklıkları (300 K, 310 K ve 320 K) için yapılan simülasyonlarla, bu parametrelerin adsorpsiyon kuvveti, moleküler hareketlilik ve yüzey organizasyonu üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Adsorbe olan molekül sayısının nicel analizi, radyal dağılım fonksiyonu (RDF), adsorpsiyon enerjisi hesaplamaları, ortalama kare yer değiştirme (MSD), Z ekseni boyunca yoğunluk profilleri ve van der Waals (vdW) etkileşim enerjisi gibi kapsamlı analizler gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, artan CA konsantrasyonunun daha negatif toplam adsorpsiyon enerjileri ve daha keskin, yüksek RDF tepe değerleri ile yansıtılan, genel adsorpsiyon miktarında bir artışa yol açtığını ortaya koymuştur. Ancak, yüksek yüklemelerde molekül başına düşen adsorpsiyon kuvvetinde hafif bir azalma gözlenmiştir; bu durum, yüzey doygunluğunun başlangıcına ve çok katmanlı yapıların oluşumuna işaret etmektedir. Bu bulgu, CA 15 ve CA 20 konsantrasyonlarında yoğunluk profilinde ortaya çıkan ikincil tepe noktalarıyla da desteklenmiştir. Sıcaklığın, adsorpsiyon süreci üzerinde önemli bir etkisi olduğu belirlenmiştir. Artan sıcaklık, adsorbe olan molekül sayısının azalması, RDF tepe yüksekliklerinin düşmesi, yoğunluk profilinin genişlemesi, MSD değerlerinin artması ve vdW etkileşim enerjisinin daha az negatif hale gelmesi gibi etkilerle, adsorpsiyon kapasitesinde azalmaya yol açmıştır. Bu durum, fiziksel adsorpsiyonun termal olarak zayıfladığını ve moleküler desorpsiyon ile hareketliliğin arttığını göstermektedir. Genel olarak bu çalışma, CA'nın GO yüzeyine kovalent olmayan adsorpsiyonuna dair moleküler düzeyde veriler sunmakta ve bu sürecin esas olarak van der Waals kuvvetleri ile π–π etkileşimleri tarafından yönlendirildiğini göstermektedir. Elde edilen bulgular, konsantrasyon ve sıcaklığın adsorpsiyon kuvvetini, organizasyonunu ve moleküler hareketliliği düzenlemedeki kritik rollerini vurgulayarak; ilaç dağıtımı, fonksiyonel kaplamalar ve nanomalzeme mühendisliği gibi uygulamalarda kullanılacak grafen oksit tabanlı platformların tasarımı için rehberlik sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, the adsorption behavior of cinnamic acid (CA) molecules onto graphene oxide (GO) surfaces was systematically investigated using molecular dynamics (MD) simulations to elucidate the influence of concentration and temperature on physical adsorption mechanisms. Simulations were performed for varying CA concentrations (5, 10, 15, and 20 molecules) and temperatures (300 K, 310 K, and 320 K) to assess how these parameters affect adsorption strength, molecular mobility, and surface organization. A comprehensive set of analyses was conducted, including quantification of the number of adsorbed molecules, radial distribution function (RDF), adsorption energy calculations, mean square displacement (MSD), density profiles along the Z-axis, and van der Waals (vdW) interaction energy evaluations. The results revealed that increasing CA concentration led to enhanced overall adsorption, reflected by more negative total adsorption energies and sharper, higher RDF peaks. However, a slight decline in per-molecule adsorption strength was observed at high loadings, indicating the onset of surface saturation and multilayer formation, which was further supported by the appearance of secondary peaks in the density profile at CA 15 and CA 20 concentrations. Temperature was found to significantly affect the adsorption process. Raising the temperature resulted in reduced adsorption capacity, as evidenced by lower numbers of adsorbed molecules, reduced RDF peak heights, broadened density profiles, increased MSD values, and less negative vdW interaction energies, indicating thermal weakening of physisorption and increased molecular desorption and mobility. Overall, this study provides molecular-level insights into the non-covalent adsorption of CA onto GO, primarily governed by van der Waals forces and π–π interactions. The findings highlight the critical roles of concentration and temperature in modulating adsorption strength, organization, and mobility, offering valuable guidance for designing graphene oxide-based platforms for applications in drug delivery, functional coatings, and nanomaterials engineering.
Benzer Tezler
- Nanomateryallerin tuz stresi altındaki bazı nane türlerinde büyüme parametreleri ve fenolik bileşik düzeylerine etkisi
Effect of nanomaterials on growth parameters and phenolic compound levels in some mentha species under salt stress
BURCU ÖZTAŞ KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
ZiraatKilis 7 Aralık ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL GÜL
- Sinnamik asit, öjenol ve limonenin bazı mayalar üzerine inhibitör etkilerinin araştırılması
Research of inhibition effects of cinnamic acid, eugeol and limonene on some yeasts
RUKİYE ÇOLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Gıda MühendisliğiUludağ ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MİHRİBAN KORUKLUOĞLU
- Sinnamik asit veya Bacillus subtilis'in gökkuşağı alabalığı yemlerinde kullanımının büyüme performansı ve bazı bağışıklık parametreleri üzerine etkisi
The effect of dietary cinnamic acid or Bacillus subtilis on growth performance and immunological parameters in rainbow trout
SEVDAN YILMAZ
Doktora
Türkçe
2017
Su ÜrünleriÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiSu Ürünleri Yetiştiriciliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN ERGÜN
- Sinnamik ve Kafeik asit'in anti-kanser etkilerinin malignant mezotelyoma hücrelerinde araştırılması
Investigation of anti-cancer effects of Cinnamic and Caffeic acid on malignant mesothelioma cells
DAYK MURATOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiGebze Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASUMAN DEMİROĞLU ZERGEROĞLU
- Fotoaktif sinnamik asit içeren makrofotobaşlatıcı sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of makrophotoinitiator containing photoactive cinnamic acid
NERGİS GÜLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
KimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL AYDIN
PROF. DR. NERGİS ARSU