Lityum ve alüminyum-bor hidrür topaklarının elektronik yapı hesaplamalarıyla incelenmesi
The investigation of lithium and aluminum-boron hydride clusters with electronic structure calculations
Yazar: İSKENDER MUZ
Danışman: DOÇ. DR. MURAT ATİŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, lityum hidrür (Li5Hn; n=0-6 ve Li6Hn; n=0-7) ve alüminyum bor hidrür (AlB3H2n, Al2B2H2n ve Al3BH2n; n=0-6) topaklarının tüm izomerleri B3LYP/6-31G teori seviyesinde olasılıklı arama yöntemi kullanılarak elde edildi. Elde edilen tüm izomerler için yoğunluk fonksiyonel teorisinde yüksek seviyeli polarize ve difüz fonksiyonlu temel setler kullanılarak yeniden optimizasyon ve frekans hesabı gerçekleştirildi. Lityum hidrür topakları için elde edilen en kararlı izomerlerin atom başına bağlanma enerjileri, iyonizasyon potansiyelleri, elektron ilgileri, kimyasal sertlikleri, kimyasal yumuşaklıkları, kimyasal potansiyelleri, elektrofili indeksleri, HOMO-LUMO enerji aralıkları ve H2 molekülünün kopması için gerekli enerjiler gibi yapısal ve elektronik özellikler incelendi. Alüminyum bor hidrür topakları için ise yapısal ve elektronik özelliklerinin yanında moleküler orbital analizleri gerçekleştirildi. 
Topakların yapısal özelliklerine göre hidrojen eklenerek elde edilen en kararlı izomerlerin, hidrojensiz ya da daha az hidrojenli eşleniklerine benzer geometriler sergileyerek büyüdükleri belirlendi. Elektronik özellikler, topaklarda hidrojen atomu ya da moleküllerinin sayısı arttıkça onların kararlılığını da arttırdığını göstermektedir. Tersinir hidrojen depolama sistemleri için bahsedilen topakların H2 kopma enerjileri; lityum hidrür formlarının tamamında yüksek, alüminyum bor hidrür formlarının bazılarında ise ideal enerji aralığındadır. Elde edilen sonuçlar literatürde uygun olan deneysel ve teorik çalışmalarla karşılaştırıldı.
Anahtar Kelimeler: Olasılıklı arama yöntemi; Yoğunluk fonksiyonel teorisi; Lityum hidrür; Alüminyum bor hidrür; Yapı ve kararlığı; H2 kopması AdNDP analizi.

Abstract:
In this study, all isomers of the lithium hidride (Li5Hn; n=0-6 and Li6Hn; n=0-7) and the aluminum boron hidride (AlB3H2n, Al2B2H2n and Al3BH2n; n=0-6) clusters are obtained by using the stochastic search method with B3LYP/6-31G level of theory. All obtained isomers are performed re-optimazation and frequency calculations in Density Functional Theory by using polarize and diffuse function basis sets with high level. The most stable isomers for lithium hydride clusters are investigated the structural and electronic properties such as binding energies per atom, ionization potentials, electron a nities, chemical hardness, chemical softness, chemical potentials, electrophilic index, HOMO-LUMO energy gaps and H2 fragmentation energies. Moreover, the most stable isomers for aluminum boron hydride clusters are performed the molecular orbital analysis as well as structural and electronic properties. 
According to structural properties of clusters, the most stable isomers obtained by adding hydrogen are determined that grew up exhibiting similar geometries to unhydrogenated or less hydrogenated conjugates. The electronic properties of the clusters reveals that their stability also increases as number of hydrogen atoms or molecules are increased. H2 fragmentation energies for reversible hydrogen storage systems among the studied clusters, all of lithium hydride forms have high while some aluminum bor hydride forms are in the range of ideal energy. The obtained results are compared with available experimental and theoretical studies in the literature.
Keywords: Stochastic search method; Density functional theory; Lithium hidride; Aluminum bor hydride; Structure and stability; H2 fragmentation; AdNDP analysis.