Quantum thermal conductivity of low-dimensional disordered materials
Düşük boyutlu düzensiz malzemelerin kuantum ısıl iletkenligi
- Tez No: 848676
- Danışmanlar: PROF. DR. HALDUN SEVİNÇLİ, DOÇ. DR. ÖZGÜR ÇAKIR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Teknolojik cihazların küçülmesi, termal iletkenliğin kuantizasyonu, fonon tünel- lemesi ve balistik iletim gibi egzotik ısı iletimi davranışlarının ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Bu kuantum etkilerinin anlaşılması ve kullanılması, termal yönetim gibi teknolojilerin ilerletilmesi ve nano ölçekli sistemlerde gelişmiş malzemelerin tasarlan- ması için çok önemlidir. Bu araştırma iki konuya odaklanmıştır: fonon tünellemesine dayalı bir cihaz inşa etme olasılığı ve güçlü karbon-karbon bağları nedeniyle oda sıcaklı- ğında kuantum etkileri gösteren amorf grafenin kuantum termal iletkenliği. Bunu ya- parken, her iki sistem için de Green fonksiyonlarını kullanarak iletim katsayılarını hesapla- dık ve amorf grafen için ek olarak Kubo-Greenwood yöntemini kullandık. Malzemenin iç yapısından kaynaklanan saçılma, düzensiz malzemelerdeki baskın saçılma mekanizması olduğundan harmonik limitte çalıştık. Termal iletkenlikler Landauer formülasyonu kul- lanılarak hesaplanmıştır. Landauer formülündeki dağılım fonksiyonu için, kuantum ve klasik termal iletkenlikleri belirlemek üzere Bose-Einstein ve Maxwell-Boltzman olmak üzere iki farklı dağılım fonksiyonu kullanılmıştır. Fonon tünelleme cihazını oluşturmak için bir termal kromatör ve fononik bant boşluklu bir ortam bitişik hale getirilmiş ve iki termal rezervuar arasına yerleştirilmiştir. Taşıma özelliklerinin boşluk sisteminin uzunluğuna bağımlılığı araştırılmıştır. Sonuçlar böyle bir cihazın inşa edilebileceğini ortaya koymaktadır. Ayrıca, amorf grafenin klasik termal iletkenlikleri kuantum termal iletkenliğinin neredeyse iki katıdır, bu da kuantum termal iletkenliğinin fonon-fonon etkileşimlerinin bastırıldığı yüksek Debye malzemele- rindeki termal özellikleri belirlediğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The shrinking of technological devices leads to the emergence of exotic heat con- duction behaviors such as quantization of thermal conductivity, phonon tunneling, and ballistic conduction. Understanding and exploiting these quantum effects is crucial for advancing technologies such as thermal management and designing advanced materi- als in nanoscale systems. This research has focused on two topics: the possibility of constructing a device based on phonon tunneling and the quantum thermal conductiv- ity of amorphous graphene, which shows quantum effects on room temperature due to strong carbon-carbon bonds. In doing so, we calculated the transmission coefficients using Green's functions for both systems, and the Kubo-Greenwood method was used ad- ditionally for amorphous graphene. We worked in the harmonic limit since the scattering due to the material's internal structure is the dominant scattering mechanism in disordered materials. Thermal conductivities were calculated using the Landauer formulation. For the distribution function in the Landauer formula, two different distribution functions, Bose-Einstein and Maxwell-Boltzman, were used to determine the quantum and classical thermal conductivities. A thermal chromator and a medium with a phononic gap were adjoined and placed between two thermal reservoirs to construct the phonon tunneling device. The depen- dency of transport properties on the gap system's length is investigated. Results reveal the possibility of building such a device. Besides, the classical thermal conductivities of amorphous graphene are almost twice as high as the quantum thermal conductivity, which shows that quantum thermal conductivity determines the thermal properties in high Debye materials where phonon-phonon interactions are suppressed.
Benzer Tezler
- Elektrospinning yöntemi ile gümüş nanopartikül içeren PVP bazlı antibakteriyel nanolif üretimi
Production of the antibacterial PVP nanofibers containing silver nanoparticles via electrospinning method
HAVA ÇAVUŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL MERİÇBOYU
- Thermoelectric properties of Si-based two dimensional structures
Başlık çevirisi yok
SEDAT AĞAN
Doktora
İngilizce
2000
Fizik ve Fizik MühendisliğiUniversity of WarwickFizik Ana Bilim Dalı
PROF. T. E. WHALL
PROF. E. H. C. PARKER
- Grafen oksit katkılı nanokompozitlerin elektrokimyasal ve optik biyosensör platformu olarak kullanılması
Graphene oxide based nanocomposites electrochemical and optical biosensing platforms
BAŞAK BÜYÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilim ve Teknolojiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMA DEMİRCİ UZUN
- Element yüklenmiş grafen yapılarının özelliklerinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi (DFT) ile incelenmesi
Investigation of the properties of elements doped graphene structures by density functional theory (DFT)
NAZMİYE SERİNÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FERDİ FELLAH
- Functional conjugated polymers
Fonksiyonel konjuge polimerler
HÜSEYİN AKBULUT
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI