CN (N=20, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36 ve 38) fullerenlerinin yapısal ve bazı elektronik özelliklerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile incelenmesi
Investigations of structural and some electronic properties of CN (N=20, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36 and 38) fullerenes by density functional theory
Yazar: KAMİL SOYARSLAN
Danışman: DOÇ. DR. YUSUF ERDOĞDU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Çok atomlu moleküller = Polyatomic molecules

Özet:
Bu çalışmada karbon atomlarından meydana gelen fullerenlerin CN (N=20, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36 ve 38) yapısal, elektronik ve lineer olmayan optik özellikleri belirlenmiştir. Sunulan bu çalışmada, yalnızca teorik hesaplamalar yapılmıştır. Hesaplamalarda B3LYP ve CAM-B3LYP fonksiyoneli ile 6-311G(d,p) ve 6-311++G(d,p) temel setleri kullanılmıştır. Hesaplamalarda öncelikle çalışılan fullerenlerin izomerleri belirlenmiştir. Bu izomerler B3LYP/6-311G(d,p) hesaplama metodu kullanılarak optimize edilmiştir. Bu optimizasyon işlemlerinde çok katlılıklara göre hem nötr hem de iyonik durum göz önüne alınarak yapılmıştır. Hesaplama sonucunda nötr ve iyonik durumdaki en kararlı yapılar belirlenmiştir. Çalışmanın daha sonraki kısmında ise, en kararlı yapılar CAM-B3LYP/6-311++G(d,p) hesaplama metodu kullanılarak yeniden optimize edilmiştir. Nihayi olarak elde edilen bu kararlı fulleren yapılarının, geometrik parametreleri, optimizasyon enerjileri, titreşim frekansları ve çok katlılıkları belirlenmiştir. Sonraki aşamada, en kararlı fullerenlerin lineer olmayan optik özellikleri, Fukui fonksiyonları, Durum yoğunlukları, Elektron ilgisi, İyonizasyon potansiyelleri, HOMO, LUMO ve HOMO-LUMO gap değerleri belirlenmiştir. Tüm hesaplama sonuçları hem C60 fullereninin hem de ilgili fullerenin literatürdeki verileri ile karşılaştırlmıştır. Hesaplamalarda GAUSSIAN 16 paket programı kullanılmıştır.

Abstract:
In this study, CN (N=20, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36 and 38) structural, electronic and non-linear optical properties of fullerenes composed of carbon atoms were determined. In the present work, only theoretical calculations were made. The B3LYP and CAM-B3LYP functionals and the 6-311G(d,p) and 6-311++G(d,p) basis sets were used in the calculations. In the calculations, firstly, the isomers of the studied fullerenes were determined. These isomers were optimized using the B3LYP/6-311G(d,p) level of theory. In these optimization processes, both the neutral and ionic states were considered according to the multiplicities. As results of the calculation, the most stable structures in neutral and ionic states were determined. In the next part of the study, the most stable structures were re-optimized using the CAM-B3LYP/6-311++G (d,p) level of theory. Geometric parameters, optimization energies, frequencies and multiplicities of these stable fullerene structures were determined. In the next step, Non-linear optical properties Fukui functions, Density of state, Electron affinity, Ionization potential, HOMO, LUMO and HOMO-LUMO gap values of the most stable fullerenes were determined. All calculation results were compared with both C60 fullerene and the literature data of corresponding fullerenes. GAUSSIAN 16 package program was used in the calculations.