Geri Dön

First-principles investigation of graphitic nanostructures

Grafen tabanlı nanoyapıların ilk-prensip hesaplar ile incelenmesi

  1. Tez No: 335625
  2. Yazar: HÜSEYİN ŞENER ŞEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZ GÜLSEREN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2013
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 146

Özet

Bu tez çalışmasında çeşitli grafen tabanlı nanoyapıların özellikleri yoğunluk fonksiyoneli teorisine dayanan ilk-prensip hesaplar ile incelendi. İlk olarak, birçok grafen nano-şeridin (bin ve üzeri atom sayılarına ulaşan), elektronik yapısı sıkı bağlanma yöntemi ile hesaplanarak sunulmuştur. Bu grafen nano-şeritler hem sıfır hem de bir boyutlu yapılar olmak üzere koltuk, zigzag ve kiral göz önüne alınarak olası tüm çeşitleri içermektedir. Bu hesaplara göre şeritlerin bant aralığının hem şeritlerin uzunluğuna hem de kiral açıya bağlı olduğu gözlemlenmiştir. İkinci olarak, fosfor ve sülfür atomlarının karbon nanotüpün büyümesi sırasındaki etkilerini anlamak üzere yoğunluk fonksiyoneli teorisine dayalı hesaplar yapılmıştır. Bu amaçla fosfor ve sülfür atomlarının hem boşluk içeren ve içermeyen grafene hem de kıvrım oluşturan kusurlu bölgelere bağlanma kimyası incelenmiştir. Sonuçta büyümeye olan etkilerinin arkasındaki sebebi anlamak için bu iki atomun bağlanmaları arasındaki fark irdelenmiştir. Bunun ötesinde bu bağlanma kimyalarının incelenmesi karbon nanotüplerde oluşan Y-eklentilerini ve kıvrım bölgelerini anlamak açısından da oldukça önemlidir. üçüncü olarak, çift katmanlı grafen ve çok duvarlı karbon nanotüplerin Li atomu ile nasıl etkileşime girdikleri araştırılmıştır. Son yıllarda cep telefonu, MP3 çalar vb. elektronik aletlerin keşfi ile yüksek kapasiteye sahip tekrar doldurulabilen pil ihtiyacı müthiş oranda arttı. Böylece Li-iyon pillerinin üretimi ve geliştirilmesi için büyük çaba gösterilmeye başlandı. Bu yüzden pillerde elektrot olmak için ciddi aday olarak kabul edilen çift katmanlı grafen ve çok duvarlı karbon nanotüplerle lityumun etkileşimi ve interkalasyonu düzlemsel dalga sahte potansiyel hesaplarıyla araştırılmıştır. Son olarak, yoğunluk fonksiyoneli teorisi kullanarak taramalı tünelleme mikroskobu altında gözlemlenebilen süper peryodik grafen tabanlı yapılar incelenmiştir. Gözlemlenen ve gerçek peryodun farkı ve Moire şekillerinin oluşumu, geometrik hesaplar ve yük yoğunluğu cinsinden açıklanmıştır.

Özet (Çeviri)

In this thesis, first-principles investigations of several graphene related nano-systems based on density functional theory are presented. First, the electronic structure of several graphene nano-ribbons both in 1D and 0D (up to systems with more than 1000 atoms) including all types (armchair, zigzag and chiral) are discussed using tight binding calculations. We observed that the band gap of the ribbons depend both on the length of the ribbon and the angle of chirality. Second, the effect of phosphorus and sulfur during the growth of carbon nanotubes is investigated from ab-initio density functional theory based calculations. To this end, we present the binding chemistry of phosphorus and sulfur atoms on graphene with and without vacancies and kink like defect structures. Consequently, the difference between the bindings of these two atoms is discussed in order to understand the reason behind their effects on the growth mechanism. The details of the phosphorus or sulfur binding are important in order to understand the occurrence of Y-junctions and kinks in carbon nanotubes as well. Third, we focus on the interaction of bilayer graphite and multi-walled carbon nanotubes with the Li atom since these materials are prime candidates for the electrodes for battery applications. The need for rechargeable batteries with high capacity increased enormously by the invention of electronic devices like cell phones or MP3 players. Hence, there is a huge effort to develop and improve Li-ion batteries. Therefore, we have investigated interaction of Li with graphene and Li intercalation to bilayer graphene and multi-walled carbon nanotubes from planewave pseudo potential calculations. Finally, super-periodic graphitic structures observed through scanning tunnelling microscope are described and investigated from density functional calculations. The difference between the observed and actual periodicity and the occurrence of the so-called Moire patterns are explained in terms of geometrical calculations and the charge density of these systems.

Benzer Tezler

  1. Sürdürülebilir ambalaj tasarımlarının grafik tasarım eğitimi açısından incelenmesi

    Investigation of sustainable packaging designs in terms of graphic design education

    UĞUR DERVİŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Güzel Sanatlarİstanbul Aydın Üniversitesi

    Güzel Sanatlar Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZNUR IŞIR

  2. Theoretical investigation of structural, vibrational, electronic, and elastic properties of ultra-thin anisotropic materials

    Ultra-ince anizotropik malzemelerin yapısal, titreşimsel, elektronik ve elastik özelliklerinin teorik incelenmesi

    KADİR CAN DOĞAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET YAĞMURCUKARDEŞ

    DOÇ. DR. SERKAN ATEŞ

  3. Grafik tasarımda artırılmış gerçeklik kullanımı

    Use of augmented reality in graphic design

    BUSE GÜLFEM UZUNLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Güzel SanatlarNecmettin Erbakan Üniversitesi

    Grafik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA KINIK

  4. Geleneksel Türk süsleme sanatlarında çinicilik

    Traditional Turkish dekorative arts tile

    MEHTAP ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Güzel Sanatlarİstanbul Arel Üniversitesi

    Grafik Tasarımı Ana Sanat Dalı

    YRD. DOÇ. DR. BAHATTİN ODABAŞI

  5. Sosyal içerikli TV reklamlarında grafik tasarımı

    Graphic design in television advertisements, which cover social content

    OYA TÜRE AYGÜN

    Sanatta Yeterlik

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Güzel SanatlarHacettepe Üniversitesi

    Grafik Ana Sanat Dalı

    PROF. İSMAİL KAYA

    Y.DOÇ.DR. ERKAN BÜKER