Geri Dön

Simülasyon yöntemleriyle kümelerin termodinamik niceliklerinin belirlenmesi

Determination of the thermodynamic quantities of clusters by simulation methods

  1. Tez No: 168576
  2. Yazar: MERAL ERYÜREK
  3. Danışmanlar: PROF.DR. HALUK GÜVEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Monte Carlo (MC), Moleküler Dinamik (MD), Paralel Tempering Monte Carlo (PTMC), Sınırlı (Confinement) Simülasyon, Çoklu Histogram Yöntemi, Laplace Dönüşümleri Yöntemi, Termodinamik Nicelikler, Negatif Isı Kapasitesi, Sihirli Sayı, Monte Carlo (MC), Molecular Dynamic (MD), Parallel Tempering Monte Carlo (PTMC), Confinement Simulation, Multiple Histogram Method, Laplace Transformation Method, Thermodynamical Quantities, Negative Heat Capacity, Magic Number
  7. Yıl: 2005
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Zonguldak Karaelmas Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 178

Özet

ÖZET Doktora Tezi SİMÜLASYON YÖNTEMLERİYLE KÜMELERİN TERMODİNAMİK NİCELİKLERİNİN BELİRLENMESİ Meral ERYÜREK Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı Tez Danışmanı: Prof. Dr. M. Halûk GÜVEN Şubat 2005, 156 sayfa. Atomlar arası etkileşmeler Ar kümeleri için Lennard- Jones, Al, Au, Na, Ni kümeleri için Gupta potansiyelleriyle modellenmiştir. Kullanılan tüm kümelerin minimum enerji geometrileri farklı minimizasyon teknikleri kullanılarak elde edilmiştir. Aun (N=4-13) kümeleri için iki boyutlu minimum enerji geometrileri elde edilmiş, sonuçlar literatürle karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada erime simülasyonu yapılan kanonik ve mikrokanonik kümelerin termodinamik niceliklerinin hesaplanması amaçlanmıştır. Atn (N=6~40, 55) kümeleri kanonik Monte Carlo (MC), mikrokanonik Moleküler Dinamik (MD) ve Paralel Tempering Monte Carlo (PTMC) simülasyonları kullanılarak eritilmiş, çoklu histogram ve Laplace dönüşümleri yöntemlerinden termodinamik nicelikler hesaplanmıştır. Çoklu histogram yönteminden konfigürasyonel entropi değerleri elde edilmiş, bu değerler kanonik ve mikrokanonik termodinamik tanımlarda kullanılarak iç enerji, kanonik ısı mÖZET (devam ediyor) kapasitesi, termodinamik sıcaklık, mikrokanonik ısı kapasitesi ve potansiyel enerji dağılımları hesaplanmıştır. Faz uzayı hacmi ve faz uzayı yoğunluğu tanımlarına Laplace dönüşümleri uygulanmış, bulunan yeni tanımlar mikrokanonik topluluk için ortalama hesabı ifadelerinde kullanılarak kinetik sıcaklıklar ve ısı kapasiteleri hesaplanmıştır. Değişik yöntemlerle elde edilen termodinamik nicelikler, kendi aralarında kıyaslanmış ve literatürdeki diğer simülasyon, teorik ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve sonuçlar detaylı bir şekilde tartışılmıştır. ArN (N=13, 38, 39, 40, 55) kümelerinin mikrokanonik simülasyonlarında negatif ısı kapasitesi davranışı gözlenmiştir. Bu kümelerin diğer tüm termodinamik nicelikleri incelenmiş, bulk sistemler için kullanılan tanımların ne ölçüde uyduğu araştırılmış, bunun için kalorik eğriden erime sıcaklığı ve gizli ısı, toplam entropi eğrisinden erime anındaki toplam entropi değişimi elde edilmiştir. Sonuçların deneysel ve teorik çalışmalarla tutarlı olduğu görülmüştür. AIN, NaN, NİN (N=13, 19, 55) metal kümeleri mikrokanonik simülasyonlar kullanılarak eritilmiş, termodinamik nicelikler hesaplanmış, katı-sıvı faz geçişinin karakteristik özelliklerinin termodinamik niceliklerin davranışına nasıl bağlı olduğu araştırılmıştır. 55 atomlu metal kümelerinde de mikrokanonik ısı kapasitesinin negatif davranış gösterdiği gözlenmiş, bu kümeler için erime sıcaklığı ve gizli ısı değerleri belirlenmiş ve sonuçlar literatürle karşılaştırılmıştır. Potansiyel enerji yüzeyinin belli bir bölgesini incelenmeye olanak sağlayan sınırlı (confinement) simülasyon yöntemi ArN (N=7,12-14) ve Nİ7 kümelerine uygulanmıştır. Ni7 kümelerinde atomlar arası etkileşimler Sutten-Chen potansiyeli ile modellenmiştir. Atn (N=12-14) kümelerinin global minimum ve ilk dört izomerinin, Aty ve Nİ7 kümelerinin tüm izomerlerinin, kısmi kalorik eğrileri, kanonik ısı kapasitesi eğrileri elde edilmiş, kümelerin erime sıcaklıklarının yapısal özelliklerine bağlılığı incelenmiştir. Kalorik eğrilerden, toplam entropi eğrileri hesaplanmış ve buradan ilgilenilen izomerlerin global minimuma göre bulunma olasılıkları elde edilmiş ve göreceli bulunma zamanına karşı toplam enerji eğrileri çizilmiştir. Böylece bu eğrilerden faydalanılarak ilgilenilen kümenin toplam enerjiye bağlı olarak hangi enerjide hangi izomerini daha çok tercih ettiği hakkında ivÖZET (devam ediyor) bilgi edinilmiştir. Mikro kümelerde, bulk sistemler için tanımlanan termodinamik niceliklerin ne kadar geçerli olduğu ve nasıl kullanılabileceği konusunda detaylı sonuçlar verilmiş ve tartışılmıştır.

Özet (Çeviri)

ABSTRACT Ph. D. Thesis DETERMINATION OF THE THERMODYNAMIC QUANTITIES OF CLUSTERS BY SIMULATION METHODS Meral ERYÜREK Zonguldak Karaelmas University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Physics Thesis Advisor: Prof. M. Halûk GÜVEN February 2005, 156 pages. The interactions between atoms were modelled with Lennard- Jones for Ar clusters and with Gupta potentials for Al, Au, Na and Ni clusters. The minimum energy geometries for all clusters were obtained by using different minimisation techniques. For Aun (N=4-13) clusters, the two dimensional minimum energy geometries were obtained and the results were compared with the ones in the literature. In this study, the melting behaviour of the canonical and microcanonical clusters were simulated to calculate their thermodynamic quantities. Axn (N=6-40.33) clusters were melted by using canonical Monte Carlo (MC), microcanonical Molecular Dynamics (MD) and Parallel Tempering Monte Carlo (PTMC) simulations and thermodynamic quantities were calculated by multiple histogram and Laplace transformations methods. The configurational entropy values were obtained by multiple histogram methods, and by VIABSTRACT (continued) employing these values in canonical and microcanonical thermodynamic definitions the internal energy, canonical heat capacity, thermodynamical temperature, microcanonical of potential energy were calculated. Laplace transformation method was applied to phase space volume and phase space density definitions and the new definitions were used in the microcanonical ensemble average calculations to calculate kinetic temperatures and heat capacities. The thermodynamic quantities obtained by different methods were compared first to each other and then to the other simulations, theoretical and experimental results given in literature. In the microcanonical simulations, it is observed that Atn (N= 13-38, 39, 40, 55) clusters show negative heat capacity behaviour. Besides the heat capacity all other thermodynamic quantities of these clusters were investigated. Fitting of the definitions used for bulk systems to the clusters was analysed and for this purpose, from the caloric curve melting temperature and latent heat values were determined, from total entropy curve the difference in the total entropy in the meantime of melting were obtained. It was observed that the results are in good agreement with the experimental and theoretical studies. AIn, NaN, and Nİn (N=13, 19, 55) metal clusters were melted by using microcanonical simulations, and thermodynamic quantities were calculated. How characteristic properties of the solid-liquid phase transitions depend on the behaviour of thermodynamic quantities was investigated. It is also observed that in the metal clusters with 55 atoms, the microcanonical heat capacity show negative heat capacity behaviour for these clusters melting temperature and latent heat were determined and the results were compared to the ones in the literature. The confinement simulation method that thoroughly investigates the restricted area of the potential energy surface was applied to Atn (N= 7,12,14) and Nİ7 clusters. In the Nİ7 clusters, the interaction between atoms were modelled by Sutten-Chen potential. The fractional caloric curves and canonic heat capacity curves of the global minimum and first four isomers of ArN (N= 12-14) clusters and all the isomers of Ar7 and Nİ7 clusters were obtained. The dependence of melting temperatures of these clusters to their structural VllABSTRACT (continued) properties was also investigated. The total entropy curves were calculated from the caloric curves and then according to global minima, the probabilities of finding of concerned isomers were obtained and relative residence time versus total energy curves were plotted. In this way, depending on the total energy, the information on the preferred isomers of the cluster at the related energy was extracted from the curves. In micro clusters, the detailed results are given and discussed about how thermodynamic quantities which are defined for bulk systems are valid and how they can be used for them.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    771654

    Investigation of protonation state dependent conformational dynamics of the nucleotide binding domain of Hsp70 protein homolog Dnak via computational methods

    Hsp70 protein homoloğu dnak'nin nükleotit bağlanma alaninin protonlanma haline bağli konformasyonel dinamiklerinin hesapsal yöntemlerle incelenmesi

    UMUT ÇAĞAN UÇAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Biyofizikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜLENT BALTA

  2. Tez No

    467219

    Mechanical behaviour of nanoporous metals reinforced with carbon based nanomaterials

    Karbon tabanlı nanomalzemelerle güçlendirilmiş nano-gözenekli metallerin mekanik davranışı

    DENİZ EZGİ GÜLMEZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MESUT KIRCA

  3. Tez No

    179346

    Structure and dynamics of catabolite gene activator protein by molecular modeling and simulations

    Moleküler modelleme ve simülasyon ile katabolit gen aktivatör proteinin yapisi ve dinamiği

    AYŞE BURCU AYKAÇ FAS

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU

  4. Tez No

    733134

    Group authentication for next generation networks

    Gelecek nesil ağlarda grup kimlik doğrulaması

    YÜCEL AYDIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ENVER ÖZDEMİR

    PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT

  5. Tez No

    224020

    Nano-scale phase separation and glass forming ability of iron-boron based metallic glasses

    Demir-bor tabanlı metalik camlarda nano-ölçekli faz ayrışması ve cam oluşturma yeteneği

    MURATAHAN AYKOL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. AMDULLA O. MEKHRABOV

    PROF. DR. M. VEDAT AKDENİZ

Geri Dön