First-principles investigation of functionalization of graphene
Grafenin işlevleştirlmesinin ilk prensip teknikleriyle incelenmesi
- Tez No: 336910
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZ GÜLSEREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: graphene, adsorption on graphene, graphane, halogen atoms, DFT, plane-wave pseudo-potential calculations
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Tek atom kalınlığındaki grafen, bilinen ilk iki boyutlu nanomalzemedir ve ben-zersiz özellikleri nedeniyle oldukça ilgi çekmektedir. Ancak, kimyasal olarakaktif olmayan ve bant boşluğu olmayan bu malzemenin, elektronik uygula-malarda kullanm zor olmaktadır. Çeşitli atomlarn grafen uzerine yapsmasbu malzemeyi işlevsel hale getirmenin bir yoludur. Bu sebeple atomik boyuttagrafen ve halojen atomlarının etkilesimlerini incelemek için, işlevleştirilmis grafensisteminin elektronik ve yapsal özellikleri yoğunluk fonksiyonlar teorisi kul-lanılarak irdelenmiştir. Halojen atomlarınn yanısıra, düzlem dalga sankipotansiyel metodu ve genelleştirilmis gradiyent yaklaşım kullanılarak QuantumEspresso paketi ile yapılmıştır. Yapsan atom ve grafen sistemi 4 4 periyodikyapda modellenmistir. Halojen atomlar ve dimer grafenin yuksek simetridekinoktalarna konulup baglanma enerjileri hesaplanmıştır. Farklı kon gurasyon-daki yaplar karslastrlarak denenmistir. Sistemlerin bant diyagram ve durumyogunluk ozellikleri ckarlmstr. CÇalsmalar sonucunda, grafen yuzeyine atombaglanmasnn bir kac elektronvolt buyuklugunde bant aralığına sahip kararlıyapılar olusturdugu gozlemlenmistir. Çalışılan yapıların arasında en kararlısıatomlarnn bağlandığı sistemdir. Yüksek elektron çekme özelliği bu yapının ko-valent bağ oluşturmasına ve kararlı olmasına neden olur. Ayrca, en kararlı kon- gurasyon halojen atomlarının grafenin alt ve üst yuzeyine yapsan durumudur.Anahtar sözcukler: grafen, grafen üzerinde bağlanma, halojen atomlar, yoğunlukfonksiyonlar teorisi, düzlem dalga sanki potansiyel hesaplar
Özet (Çeviri)
The graphene sheet is a single-atom thick novel material and attracts greatinterest due to its unique features. However, it is a metallic material with nobandgap, which makes it dicult to integrate in electronic applications. Adatomadsorption is one of the promising ways to make this structure functional. Tothis end, electronic and structural properties of graphene have been investigatedby using density functional theory formalism in order to understand atomic levelinteraction between halogen adatoms and graphene layer. The most commonadatom, hydrogen, has also been studied. In this study, plane-wave, pseudo-potential density functional theory calculations were carried out using generalizedgradient approximations for the exchange correlation potential with the QuantumEspresso package. In order to obtain fully relaxed structures, geometry optimiza-tion has been performed in all of the calculations. The adatom-graphene systemis modelled with a 4 4 graphene supercell. Adsorption energies of halogenadatoms and dimers adsorbed on highly symmetric positions on graphene layerare calculated. Dierent con gurations of adatoms have been tested. Speci cproperties such as band structure and density of states of these system have beeninvestigated. The results show that a fully covered graphene layer is stable andoptimized structures exhibit a band gap of a few eV. The most stable structureamong halogen adatoms is the uorine adsorbed on graphene. It has the highestelectronegativity, which is the reason for high electron transfer from the graphenelayer. This is the reason of the formation of covalent bonds. Furthermore, themost stable con guration is found to be chair con guration with the halogenatoms alternating in both sides of the layer.
Benzer Tezler
- Functionalization of carbon nanotubes
Karbon nanotüplerinin fonksiyonelleştirilmesi
SEFA DAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. SALİM ÇIRACI
- Functionalization of group V monolayers and their compounds: Alloying, doping and surface modification
Tek tabaka grup V sistem ve bileşiklerinin fonksiyonelleştirilmesi: Alaşım, katkı ve yüzey modifikasyonu
MUAMMER KANLI
Doktora
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN DURGUN
- İki boyutlu mxene kristallerinin mekanik ve dinamik özelliklerinin temel prensiplere dayalı yöntemler ile incelenmesi ve araştırılması
The investigation of mechanical and dynamic properties of two dimensional mxene crystals by first principles
UĞUR YORULMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM SEVİK
- Molecular recognition based self assembly of engineered proteins on nanoscaled gold surfaces
Nano-ölcek metal yüzeylerde moleküler tanıma esaslı kendiliğinden montaj olabilen protein tasarımı
BANU TAKTAK KARACA
Doktora
İngilizce
2015
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANDAN TAMERLER
YRD. DOÇ. DR. BÜLENT BALTA
- Novel organic redox materials and their applications in rechargeable batteries
Yeni organik redoks malzemeleri ve şarj edilebilir pillerde uygulamaları
SÜMEYYE BAHÇECİ SERTKOL