Burkmanın karbon nanotüplerin fiziksel ve elektronik yapılarına etkisi
Physical and electronic structure of torsional deformed carbon nanotubes
Yazar: İBRAHİM ARI
Danışman: PROF. DR. GÜLAY DERELİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Moleküler dinamik = Molecular dynamic ; Moleküler dinamik benzetimi = Molecular dynamic simulation ; Nano yapı = Nano structure ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Nanotüp = Nanotube ; Sıkı-bağ modeli = Tight-binding model

Özet:
Tek Duvarlı Karbon Nanotüpler (TDKNT), nano-boyutlu malzemeler arasında sağlamlıkları ve ayarlanabilir elektronik özellikleri nedeni ile en avantajlı malzemelerden biridir. TDKNT'ler çaplarına, boylarına ve simetrilerine bağlı olarak yüksek esneklik ve dayanıklılığa sahip, eksenleri boyunca yüksek gerinimler altında yapısal kararlılıklarını koruyan malzemelerdir. Bu tezde, G. Dereli tarafından burkma deformasyonlarını da içerecek şekilde geliştirilen N-mertebeli Sıkı-bağ Moleküler Dinamik Simülasyon (SBMD) yöntemi kullanılmıştır (Özdoğan, Dereli ve Çağın, 2002; Dereli ve Özdoğan, 2003a, 2003b). Algoritmalar, YÜLAP 29-01-01-YL02 projesi kapsamında oluşturulan 5 PC kasası üzerinde paralelleştirilerek koşulmuştur. Denge konumunda (8,0) TDKNT, sanal ortamda elde edildikten sonra belirlenen açılarda burkma uygulanmıştır. Karbon Nanotüpün burkmadan önce ve sonra toplam enerji değerleri elde edilmiştir. Değişik burkma açıları altında tüpün toplam enerji değerleri hesaplandıktan sonra, atomların radyal dağılım fonksiyonları, bağ uzunluğu dağılım fonksiyonları ve bağ açısı dağılım fonksiyonları çizilerek fiziksel özellikleri elde edilmiştir. Burkmanın TDKNT'lerin elektronik yapısına olan etkisi, Fermi enerji seviyesi etrafındaki elektronik durum yoğunluğu fonksiyonlarının belirli açılarla uygulanan burkma altındaki değişimleri incelenerek tespit edilmiştir. Burkmanın TDKNT'lerin enerji bant aralıklarını dolayısıyla TDKNT'lerin iletkenliklerini nasıl etkilediği araştırılmıştır.

Abstract:
Single Wall Carbon Nanotubes (SWCNTs) have attracted wide attention for application in nano-devices due to their high flexibility and strength depending on their chirality, diameter and length. Conductivity of the nanotubes may also change due to uniaxial compressive, tensile or torsion deformations. Such deformations can modify the band gap of the nanotubes, causing metal-semiconductor-metal transitions of the nanotubes.This thesis was supported with YULAP 29-01-01-YL02 project by Yildiz Technical University. In this thesis, we used the Order N, parallel tight-binding molecular dynamics program which has been improved and written torsion deformation part by Prof.Dr. Gülay Dereli for SWCNT simulations (Özdoğan, Dereli ve Çağın, 2002; Dereli ve Özdoğan, 2003a, 2003b). Using this program we optimized (8,0) SWCNT in equilibrium state. We then applied torsion using different twist angles. Before and after torsion applied, we computed the total energy values. Under different twist angles, we drew carbon atom?s radial distribution function, bond-length distribution function and bond-angle distribution function graphs. Then, we obtained physical properties of (8,0) SWCNT from these graphs.We investigated behaviour of electronic density of states (eDOS) around the Fermi energy level for each twist angle values. From eDOS changings, we determined how torsion deformation effects the band gap energy values and hence conductivity of (8,0) SWCNT.