Bazı MXene yapılarının organik moleküllerle etkileşmesinin incelenmesi
Investigation of interaction of some MXene structures with organic molecules
- Tez No: 608655
- Danışmanlar: PROF. DR. ETHEM AKTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
MXene materyalleri olarak bilinen geçiş metali karbür, nitrür veya karbonitrürler iki boyutlu malzeme ailesinde, son yıllarda, özellikle uygulamalarının geniş bir yelpazeye dağılması sebebiyle ilgi odağı olmuştur. 2011 yılında sentezlendikten bu yana, bu yapıların özellikleri lityum iyon pilleri, süper kapasitörler, katalizörler, fotokatalizler, alan etkili transistörler ve biyomedikal gibi çeşitli uygulama alanları açısından araştırılmaktadır. Ancak, biyomedikal alanındaki uygulamalarda bu tür malzemelerin kullanılması için detaylı teorik ve deneysel çalışmalara gereksinim vardır. Bu nedenle, grafen benzeri yeni nesil malzeme olarak kabul edilen ve biyomedikal uygulamalar için önemli olan hidrofilik özelliğe sahip MXene malzemeler ile nörotransmitter bazı küçük biyolojik moleküllerin etkileşmelerinin fiziksel ve kimyasal detaylarının araştırılması, bu alandaki uygulamaların gelişmesi için anahtar görevi üstlenecek nitelikte olacaktır. Bu tez kapsamında, yukarıda bahsedilen nedenlerden dolayı, iki boyutlu MXene'lerin (Ti3C2 ve Ti2C), nörotransmitter moleküller (dopamin, glisin, serin ve glutamat) ile atomik boyutta etkileşmeleri ilk prensiplere dayalı yoğunluk fonksiyonel teorisi (YFT) hesaplamaları ile incelenmiştir. Bu incelemelerin sonucunda elektronik, manyetik ve optik özellikleri belirlenerek biyomedikal uygulamalar için önemli bilgilerin elde edilmesi hedeflenmiştir. Yapılan hesaplamalar neticesinde ilk olarak, seçilen MXene yapılarının kararlılığı fonon eğrileri ve sıcaklığa bağlı moleküler dinamik hesapları ile test edilmiş ve 300 K ve 500 K sıcaklıkta yapıların bozulmadan kararlı hallerini koruduğu bulunmuştur. Elektronik özelliklerine dair yapılan hesaplar sonucunda her iki yapının da manyetik metal olarak davrandığı bulunmuştur. Seçilen MXene yüzeyleri ile moleküllerin etkileşimi incelenmiş ve dopamin molekülünün Ti3C2 yüzeyine 6.05 eV'lik bağlanma enerjisi ile tutunduğu; ancak dopamin, glutamat, glisin ve serin moleküllerinin Ti2CF2 yüzeyi ile arasındaki etkile¸simin 0.504 ile 0.743 eV arasında fiziksel etkileşme olduğu, kimyasal bağlanma gerçekleşmediği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Transition metal carbides, nitrides or carbonitrides, known as MXene materials, have been the focus of attention in recent years due to the wide range of applications in the two dimensional materials family. Since its synthesis in 2011, the properties of these structures have been investigated in terms of various applications such as lithium ion batteries, super capacitors, catalysts, photocatalysis, field effect transistors and biomedical. However, there is a potential for research in the biomedical field that needs to be clarified. Therefore, investigations of the physical and chemical details of small biological molecules interacting with MXenes, known as graphene-like new generation materials, will be the key to the development of applications in this field. In this thesis, we mainly focused on investigating the interaction between the selected two dimensional MXene materials, Ti3C2 and Ti2C, and the selected small organic molecules, dopamine, glycine, serine and glutamate in the atomic level by means of the first principles based density functional theory (DFT) calculations. In all structures the geometric optimizations were done and the electronic, magnetic and optical properties were discussed. As a result, we first verified the stability of structures by phonon dispersion curves and temperature dependent molecular dynamics calculations, and found that Ti3C2 and Ti2C can maintain their monolayer form at 300 K and 500 K temperatures for 2 ps. We observed the electronic structures and showed that Ti3C2 and Ti2C act as magnetic metals. In further step, we investigated the interaction of MXenes and selected organic molecules and found the orientations and points in which the binding energies have the maximum value. As a result, we found that dopamine bound to the Ti3C2 surface with the binding energy of 6.05 eV; while there is no chemical bonding but physical interaction between Ti2CF2 surface and dopamine, glutamate, glycine and serine molecules in the energy range of 0.504 and 0.743 eV.
Benzer Tezler
- Syntheses, characterizations, and device fabrications of organic molecules for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere organik moleküllerin sentezi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
SEBAHAT TOPAL
- İki boyutlu kristal yapıların termal özellikleri ve sensör olma potansiyelleri
Thermal properties of two-dimensional crystal structures and their potential as a sensor
ÖZNUR DEMİRKOL
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKER DEMİROĞLU
PROF. DR. CEM SEVİK
- Süperkapasitörler için MXene (Ti3C2Tx) ve MnFe2O4 katkılı kompozit elektrotların geliştirilmesi
Development of MXene (Ti3C2Tx) and MnFe2O4 added composite electrodes for supercapacitors
NURİ ERGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAFA POLAT
- Tungsten oksit'te mxene ve grafen katkılayarak oluşturulan incefilmlerin optik ve elektrokromik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of optical and electrochromic properties of thin films created by doping tungsten oxide mxene and graphene
BETÜL ÖZTETİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞADAN KORKMAZ
