Nanomalzemelerin bilgisayar simülasyonu
Computer simulation of nanomaterials
Yazar: NECATİ VARDAR
Danışman: PROF. DR. GÜLAY DERELİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektronik durum yoğunluğu = Electronic state density ; Moleküler dinamik = Molecular dynamic

Özet:
Tek duvarlı karbon nanotüpler (TDKNT), 1-10 nm çapına ve bu çapa kıyasla daha uzun bir boya sahip, karbondan üretilen içi boş silindir şeklindeki yapılardır. TDKNT'lerin yapısı kiral vektörüyle tanımlanır. TDKNT'ler yapısal parametrelerine bağlı olarak metalik veya yarı iletken olabilirler.Tezin ilk bölümünde, (18,0), (19,0), (20,0) ve (22,0) zigzag TDKNT'lerin germe ? sıkıştırma etkisi altında elektronik (Fermi enerji seviyesi, elektronik durum yoğunluğu, enerji bant aralığı) ve fiziksel özellikleri (atomik koordinasyon sayısı, bağ-açısı, bağ-uzunluğu ve radyal dağılım fonksiyonu) Paralel N-Mertebe Sıkı-Bağ Moleküler Dinamik (SBMD) simülasyon yöntemi kullanılarak gerçek uzayda sıcaklık etkisini içerecek şekilde incelendi. Germe ? sıkıştırma etkisi altında (18,0), (19,0), (20,0) ve (22,0) zigzag TDKNT'lerin elektronik özelliklerinde metal ? yarıiletken, yarıiletken ? metal geçişleri gözlendi.İkinci bölümde, 300K sıcaklık değerinde farklı boylardaki (18,0), (19,0), (20,0) ve (22,0) zigzag TDKNT'lerin elektronik özellikleri incelendi. Bu çalışmada, TDKNT'ler nanokuşak (5 katman), 8, 20 ve 80 katmanlı yapılar olarak seçildi.Üçüncü bölümde, düşük ? yüksek sıcaklıklarda (18,0), (19,0), (20,0) ve (22,0) zigzag TDKNT'lerin elektronik ve fiziksel özelliklerinin değişimi incelendi.Tezin son bölümünde, yüksek sıcaklıklarda, germe ? sıkıştırma etkisi altında, yüksek sıcaklıklarda germe ? sıkıştırma etkisi altında (18,0), (19,0), (20,0) ve (22,0) zigzag TDKNT'lerin dayanıklılıkları incelendi.Çalışmalarımda, Tek duvarlı karbon nanotüp simülasyonu için Prof. Dr. Gülay DERELİ tarafından geliştirilen Paralel N-Mertebeli Sıkı-Bağ Moleküler Dinamik programı kullanıldı.

Abstract:
A single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are a hollow cylindrical structure of carbon atoms with a diameter that ranges from 1 to 10 nm and having a length longer than this diameter. The structure of single-walled carbon nanotubes is clearly described by a chiral vector. Depending on the structural parameters, single-walled carbon nanotubes can be either metallic or semiconducting.In the first part of this thesis, the electronic properties (Fermi energy level, electronic density of states, energy band gap) and physical properties (atomic coordination number, bond-angle, bond-length and radial distribution function) under various uniaxial strain values at elevated temperatures are investigated. During simulations, Order (N) Tight-Binding Molecular Dynamics technique in parallel environment which is improved and successfully applied to SWCNT simulations by G. Dereli was used. We studied (18,0), (19,0), (20,0) and (22,0) zigzag SWCNTs. Depending on the applied uniaxial strain, metal ? semiconductor and semiconductor ? metal transitions are observed.In the second part, the electronic properties of different sizes (18,0), (19,0), (20,0) and (22,0) zigzag SWCNTs at 300K are investigated. In this study, nanoribbon, 8, 20, and 80 layered structures were chosen.In the third part of the thesis, the electronic and physical properties of (18,0), (19,0), (20,0) and (22,0) zigzag SWCNTs at low and high temperature are investigated.In the last part of the thesis, durability of (18,0), (19,0), (20,0) and (22,0) zigzag SWCNTs are investigated. Deformations due to uniaxial strain and heating are studied.Order (N), paralel tight-binding molecular dynamics program which is improved and written by Prof. Dr. Gülay Dereli is used in SWCNT simulations.