Geri Dön

Investigation of new polymorphs of borophene and their functionalization

Borofenin yeni polimorflarının araştırılması ve fonksiyonelleştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 482315
  2. Yazar: JAMOLIDDIN KHANIFAEV
  3. Danışmanlar: Assist. Prof. Dr. ENGİN DURGUN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilim ve Teknoloji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Kimya, Science and Technology, Physics and Physics Engineering, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 65

Özet

Tek katmanlı bükülmüş boron tabakaları (borofen) ve bunun diğer polimorf yapıları, iki boyutlu sistemlerin bilimsel çalışmalarında büyük ilgi görmüştür. Bu tez çalışmasında, değişken yapısal davranışından dolayı incelediğimiz borofen malzemesinin farklı polimorflarını analiz ettik ve iki yeni kristal yapı fazını ön gördük. Simetrik ve asimetrik kırışık (washboard) olarak adlandırdığımz bu yapıları yoğunluk fonksiyonel teorisine dayanan ab initio yöntemlerini kullanarak analiz ettik. Simetrik kırışık borofen, Fermi seviyesi yakınında yüksek elektronik yoğunluklu bir metal gibi davranırken ve asimetrik kırışık borofen dar bant aralıklı bir yarı iletken ozellikleri göstermektedir. Asimetrik kırışık yapı aslında simetrik kırışık yapının, bor atomlarının zincirleri boyunca Peierls bozulması ile 2x1 birim hücre olarak yeniden şekillendiği bir fazdır. Bu husus, zot elektronik davranoşlar gösteren fazlara sebep olmuştur. Yoğunluk fonksiyonel perürbasyon teorisine dayanan fonon dağılım hesaplamaları her iki yapının 0 K'de stabil olduğunu ortaya koymaktadır. Ancak ab initio moleküler dinamik simülasyonları, simetrik kırışık geometrinin sadece mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda stabil olduğgunu göstermiştir. Normal sıcaklıklarda bu yapı deforme olarak asimetrik kırışık yapısına dönüşür. Ayrıca asimetrik kırışık yapı pozitif bir Poisson sabitine sahipken, simetrik yapının negatif Poisson özelliği gösterdiği bulunmuştur. Ayrıca bu çalışmada, bükülmüş borofenin elektron verme eğilimi göz önünde bulundurularak tek halojen atomlarının (F, Cl, Br, I) borofen ile etkileşimi analiz edildi. Olası soğurma pozisyonları test edildiğinde bor atomunun üst noktası temel durum konfi gürasyonu olarak tespit edilmiştir. Bağlanma ve güclü kimyasal etkileşimin doğası, tahmini durum yoğunluğu ve yük farkı analizleri yapılarak belirlenmiştir. Tek halojen atomunun borofenin üst yüzeyi boyunca hareketi analiz edilmiş ve değişken ama yüksek difüzyon bariyerleri elde edilmiştir. Borofenin metalik özelliği soğurma sebebiyle korunurken elektriksel iletkenlik anizotropisi değişmektedir. Soğurma ve oluşum enerjisinin, atomlar arası mesafenin, yük transferinin, difüzyon bariyerleri ve bağlanma karakterinin halojen atomuna göre değişimi araştırılarak eğilimler ortaya konmuştur. Son olarak, halojen moleküllerinin (F2, Cl2, Br2, I2 ) muhtemel ayrışmayı içeren soğurması incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, borofen fazlarının ve halojenli türevleri hakkındaki temel bilginin edinilmesi ve bu malzemelerin muhtemel yüksek teknoloji cihaz uygulamaları için önemlidir.

Özet (Çeviri)

The realization of buckled monolayer sheets of boron (i.e., borophene) and its other polymorphs has attracted signifi cant interest in the field of two-dimensional systems. Motivated by their chameleonic behavior we analyzed different polymorphs of borophene and discovered two new phases with unprecedented crystal structures namely symmetric washboard and asymmetric washboard using ab initio methods based on density functional theory. While symmetric washboard borophene is a metal with high electronic density of states in the vicinity of Fermi level asymmetric washboard borophene is a narrow band gap semiconductor. Asymmetric washboard structure is actually a 2x1 reconstructed form of symmetric structure with in plane and out of plane Peierl's distortion along the chains of boron atoms which is the key reason for the contrasting electronic behavior of these phases. Phonons dispersion calculations based on density functionalperturbation theory reveal that both structures are stable at 0 K however ab initio molecular dynamics simulations showed that symmetric washboard structure is stable only at temperatures close to absolute zero and at finite temperatures this structure gets deformed transforming into asymmetric washboard structure. Moreover we discovered that asymmetric washboard structure has a positive Poissons's ratio however symmetric one has a negative Poisson's ratio. In the next work, motivated by buckled borophene's tendency to donate electrons, we analyzed the interaction of single halogen atoms (F, Cl, Br, I) with borophene. The possible adsorption sites are tested and the top of the boron atom is found as the ground state confi guration. The nature of bonding and strong chemical interaction is revealed by using projected density of states and charge difference analysis. The migration of single halogen atoms on the surface of borophene is analyzed and high diffusion barriers that decrease with atomic size are obtained. The metallicity of borophene is preserved upon adsorption but anisotropy in electrical conductivity is altered. The variation of adsorption and formation energy, interatomic distance, charge transfer, diffusion barriers, and bonding character with the type of halogen atom are explored and trends are revealed. Lastly, the adsorption of halogen molecules (F2, Cl2, Br2, I2), including the possibility of dissociation, is studied. The obtained results are substantial for fundamental understanding and possible device implementations of borophenes and their halogenated derivatives.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    653715

    Bi2o3 ince film büyütme ve karakterizasyonu

    Growth and charactarization of Bi2o3 thin film

    NAGEHAN ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErzincan Binali Yıldırım Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YUNUS AKALTUN

  2. Tez No

    317930

    Ho2O3 ve Tb4O7 dope edilmiş Bi2O3 polimorflarının kristallografik ve elektriksel iletkenlik özelliklerinin araştırılması

    Electrical properties and crystallographic investigation of Ho2O3 and Tb4O7 doped Bi2O3 polymorphs

    ZEYNEP GENCER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YILMAZ DAĞDEMİR

  3. Tez No

    271404

    CeO2, Pr2O3 ve Dy2O3 dope edilmiş Bi2O3 polimorflarının sentezi, kristallografik ve elektriksel iletkenlik özelliklerinin araştırılması

    The investigation of the synthesizes, crystallographic and electrical conductivity properties of Bi2O3 polymorphs doped with CeO2, Pr2O3 and Dy2O3

    ERSAY ERSOY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    EnerjiNiğde Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. ÖZLEM SARIÖZ

  4. Tez No

    23591

    Synthesis and structures of some new gadolinium phosphates

    Bazı yeni godolinyum fosfatların sentezi ve yapıları

    AYŞE UZTETİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1992

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. MERAL KIZILYALI

  5. Tez No

    766379

    Investigation of stability in self-assembled peptides by computational modelling

    Kendiliğinden birleşen peptitlerin kararlılığının sayısal modelleme ile incelenmesi

    OĞUZHAN MARABA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    BiyokimyaUniversity of Limerick

    Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DAMIEN THOMPSON

Geri Dön