Monitoring the diffusion and degradation characteristics of crystals via Raman spectroscopy
Kristal yapıların difüzyon ve bozulma karakteristiklerinin Raman spekroskopisi yolu ile gözlenmesi
- Tez No: 511829
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Düzlem içi ve zayıf (van der Waals) düzlem dışı bir bağlanma yapısına sahip olan katmanlı yapılar, tek katmanlı sınırlarına kadar incelendi˘ginde ola˘ganüstü özellikler sergiler. 2004 yılında tek tabakalı grafen izolasyonunu takiben altıgen Bor Nitrür (BN), geçiş metali dikalkojenler (GMD), geçiş sonrası metal kalkojen (PGMK) ve düzlem içi anizotropik tek tabakalı yapılar gibi di˘ger iki boyutlu (2D) malzemelere odaklanan çalı¸smaların sayısında hızlı bir artı¸s oldu. ˙Iki boyutlu ve yı˘gın kristalleri katkılama, 2D malzemelerin uygulanabilir hale getirmeye yarayan bilinen bir stratejidir ve bu malzemelerin elektronik, optik ve manyetik özelliklerini önemli ölçüde değiştirebilir. Bu bağlamda, bir kristalde hesaplamalı simülasyon ve deneysel ölçüm yoluyla dopantın difüzyon karakteristi ˘ginin anla¸sılması, deneyin fiziksel içyüzünü aydınlatmak için önem ta¸sımaktadır. Ayrıca, atomik seviyedeki kristallerin bozunma mekanizmalarının incelenmesi hala açık bir sorudur. Bu anlamda, yo˘gunluk fonksiyonel teorisi (DFT), bu tür kuramsal ara¸stırmalar için en güçlü ve yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biridir. Buna ek olarak, bir malzemenin titre¸sim spektrumlarını Raman spektroskopisi ile ölçmek, bir malzemenin fiziksel özellikleri hakkında bilgi veren atomik titre¸simleri anlamak için güçlü bir yöntemdir. Bu bağlamda, auxetik tek katmanlı pentagonal yapılar, esnek tek katmanlı delikli grafen kristalleri, ultra-esnek tek katmanlı PGMK lar, ve düzlem içi anisotropik çeşitli kristallerin difüzyon karakteristiği ve bozunma mekanizmasını (perovskites ve MoS2 gibi) ilk prensiplere dayanan yoğunluk fonksiyoneli teorisi tabanlı hesaplamalar yoluyla araştırıyoruz. Raman ölçümleri de kristallerin titre¸sim özelliklerini ara¸stırmak için gerçekleştiriliyor. Grafenin seçici nitrojenlenmesi için birkaç katman MoS2'nin kullanılabileceği gösterilmiştir. Buna ek olarak, suyun fotolüminesans pikindeki kırmızıya kayma CsPbBr3 nanotelleri, su moleküllerinin varlığıyla nanotel yüzeyinden yüzey ligandının ayrılmasından kaynaklanır. Son olarak, Mn-katkılı CsPbCl3'nın zamana bağlı fotolüminesans ölçümü, UV aydınlatması altında emisyon rengindeki değişikliğin Mn atomlarının kristal yüzeyine doğru ayrılmasından kaynaklandığını göstermektedir. Bu tez çalı¸smasında elde edilen sonuçlar perovskite ve iki boyutlu malzemelerin bozunma ve difüzyon karakteristiklerinin derinlemesine anlaşılmasına olanak sağlayacak önemli temel bilgileri sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Lamellar structures, having strong in-plane and weak (van der Waals) out-ofplane bonding, exhibit extraordinary properties when thinned down to their monolayer limit. Following the isolation of single layer graphene in 2004, there has been a rapid increase in the number of studies focusing on other novel two dimensional (2D) materials such as hexagonal Boron Nitride (BN), transition metal dichalcogenides (TMDs), post transition metal chalcogenides (PTMCs), silicene and black-phosphorus. Doping of 2D and bulk crystals is a well-known strategy that may lead to novel functionalities and significantly alters materials' electronic, optical, and magnetic properties. In this regard, understanding of diffusion characteristic of dopant in a crystal via computational simulation is vital to enlighten physical insights of the experiment. In addition, investigation of degradation mechanisms of crystals at atomic-level is also still open question. In this sense, the density functional theory (DFT) is one of the most powerful and commonly used methods for such theoretical investigations. Moreover, measuring vibrational spectra of a material via Raman spectroscopy is powerful method to understand atomic vibrations that give information about physical properties of a material. In this regards, we investigate diffusion characteristics and degradation mechanism of several crystal (such as, perovskites and MoS2) by means of first-principles calculations based on density functional theory (DFT). In addition, Raman measurements are also carried out to investigate vibrational properties of the crystals. It is shown that few-layer MoS2 can be used for selective nitrogenation of graphene. In addition, red shift in photoluminescence peak of water interacted CsPbBr3 nanowires arise from detachment of surface ligand from surface of nanowire by presense of water molecules. Lastly, time-dependent photoluminescence measurement of Mn-doped CsPbCl3 shows that change in emission color under UV illumination is due to segregation of Mn atoms towards crystal surface. This thesis provides some important results for deeper understanding of degradation and diffusion mechanisms of dopants in 2D materials and perovskites. iv
Benzer Tezler
- İlaç yüklü pH duyarlı poliüretan filmlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of drug loaded ph sensitive polyurethane films
FULYA GÜLMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
- Boyalara ve kaplamalara nano metal oksit katkısının fiziksel, antikorozif ve antibakteriyel etkilerinin incelenmesi
Determination of physical, antiorrosive and antibacterial effects of nano metal oxide additives to paints and coatings
EZGİ KIZILKONCA DURAN
- Farmasötiklerin mikrobiyal lakkaz aracılı biyodegradasyonunun araştırılması ve toksisite değerlendirmeleri
Investigation of microbial laccase mediated biodegradation of pharmaceuticals and toxicity assessment
SULTAN KÜBRA TOKER
