Altın-bakır nanoparçacıkların termal ve sinterleme özelliklerinin moleküler dinamik çalışması
A molecular dynamics study of thermal and sintering properties for gold-copper nanoparticles
- Tez No: 1016431
- Danışmanlar: PROF. DR. SEVGİ ÖZDEMİR KART
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Moleküler dinamik, Sinterleme, Termal analiz, Molecular dynamic, Sintering, Thermal analysis
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Pamukkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Matematik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uygulamalı Matematik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, yaklaşık 5 nm ve 10 nm boyutlarındaki saf bakır (Cu) ve altın (Au) nanoparçacıkları (NP'ler) ile Cu@Au ve Au@Cu kor-kabuk nanoparçacıklarının (CSNP'ler) termal ve sinterleme özellikleri, LAMMPS programı kullanılarak gerçekleştirilen Moleküler Dinamik (MD) simülasyonları ile incelenmiştir. Çalışmanın temel amacı, Cu–Au CSNP'lerin termal davranışları üzerinde parçacık boyutu, bileşim ve kabuk kalınlığının etkilerini ortaya koymak ve sinterleme süreçlerinin sıcaklık, yapı ve bileşim ile olan ilişkisini ayrıntılı olarak analiz etmektir. Saf nanoparçacıklar ve kor-kabuk nanoparçacıkları; toplam enerji ve molar ısı kapasitesi gibi termodinamik özellikler, Lindemann indeksi, radyal dağılım fonksiyonu (RDF) ve ortak komşu analizi (CNA) gibi yapısal özellikler ile ortalama kare yer değiştirme (MSD) verilerinden hesaplanan difüzyon katsayısı gibi dinamik özellikler açısından değerlendirilmiştir. Ayrıca, iki nanoparçacıktan oluşan model sistemlerde sinterleme davranışı; sinterleme sıcaklığı, büzülme oranı, boyun yarıçapı ve yer değiştirme vektörü analizleri kullanılarak ayrıntılı biçimde incelenmiştir. Bu çalışmanın özgün katkısı, literatürde sınırlı sayıda ele alınan farklı Cu–Au kor-kabuk nanoparçacıklarının termal işlem sırasında sergiledikleri davranışların hem termal hem de sinterleme özellikleri bakımından kapsamlı olarak araştırılmasıdır. Elde edilen sonuçlar, Cu@Au nanoparçacıklarının Au@Cu nanoparçacıklarına kıyasla daha yüksek erime sıcaklıklarına sahip olduğunu ve bu davranışın parçacık boyutu ile bileşimine bağlı ötektik eğilimlerle uyumlu olduğunu göstermektedir. Ayrıca, iki nanoparçacıktan oluşan sistemlerde sinterleme süreçlerinin erime sıcaklığının altında gerçekleştiği belirlenmiştir. Au kabuklu sistemlerin boyun oluşumunu daha düşük sıcaklıklarda başlattığı, buna karşılık Cu kabuklu sistemlerde boyun oluşumunun daha hızlı ilerlediği tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, Cu–Au nanoparçacıklarının termal kararlılığı ve sinterleme davranışlarının anlaşılmasına katkı sağlamakta olup, nanoölçekli malzemelerin tasarımı ve üretimine yönelik önemli bilgiler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This study investigates the thermal and sintering properties of pure copper (Cu) and gold (Au) nanoparticles (NPs) with sizes of approximately 5 and 10 nm, along with Cu@Au and Au@Cu core-shell nanoparticles (CSNPs), using Molecular Dynamics simulations performed with the LAMMPS program. The effects of size, composition, and shell thickness on thermal behavior are systematically analysed, together with the relationship between sintering mechanisms, temperature, and structural evolution. The analysis of pure and CSNPs focuses on thermodynamic properties such as total energy and heat capacity, structural properties such as the Lindemann criterion, radial distribution function, and common neighborhood analysis, and dynamic properties such as the diffusion coefficient calculated from the mean square displacement. In addition, sintering characteristics including sintering temperature, shrinkage ratio, neck radius, and displacement vectors are examined for systems composed of two interacting nanoparticles. The results indicate that the melting temperature is higher than that of Au@Cu counterparts, consistent with size and composition dependent eutectic behavior. Moreover, sintering occurs below the melting temperature in all two NP systems. Au-coated nanoparticles exhibit earlier neck initiation, whereas Cu-coated nanoparticles demonstrate faster neck growth. This study provides a comprehensive analysis of Cu–Au CSNP behavior during thermal processing, offering insights that remain limited in the literature and contributing to the design of Cu–Au based nanomaterials.
Benzer Tezler
- Cam ve plastik seraların sonbahar domates üretimi yönünden karşılaştırılması
Başlık çevirisi yok
ERGUN DURAN
- Doğuştan kalça çıkıklı hastalarda kalça patolojilerinin bilgisayarlı tomografi ile değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
NECDET ŞÜKRÜ ALTUN
- Sonbahar sera yetiştiriciliğine uygun hıyar çeşit seçimi
Selecting a cucumber variety suitable for glasshouse production in Autumn
MESUT OKTAY
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
