Lennard-Jones ikili atom yığınlarının yapısal ve termodinamik özelliklerinin Monte Carlo metoduyla incelenmesi
The investigation of structural and thermodynamical properrties of binary Lennard-Jones cluster with Monte Carlo methods
Yazar: TUĞBA BİNGÖL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HAYDAR ARSLAN
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Bölümü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ArnKrm (n+m=13, 19, 23, 26) ikili atom yığınlarının yapısal ve termodinamik özellikleri incelenmiştir. Atom yığınları klasik ikili Lennard-Jones potansiyeli ile modellenmiştir. Ar-Kr Lennard-Jones yığını karışımlarının düşük enerjili yapıları, son zamanlarda geliştirilen parçacıklar veya yörüngeler arası değişim metodu ve parallel Monte Carlo minimizasyon algoritması kullanılarak incelenmiştir. Ar13-nKrn, Ar19-nKrn, Ar23-nKrn ve Ar26-nKrn yığınları için global minimum olarak kabul edilen bütün kompozisyonları incelenmiştir. Ar-Kr ikili atom yığınlarında 13-atom için ikosahedral, 19-atom için çift ikosahedral, 23-atom için üçlü ikosahedral ve 26-atom için çoklu ikosahedral yapı elde edilmiştir. Bütün ikili atom yığınları için, yığınların global minimum yapıları kompozisyona göre değişmemiştir. Atom yığınlarının yapısal kararlılıkları, ikinci enerji farkları ve fazlalık enerji analizleri ile elde edilmiştir. Atom yığınlarının merkezine daima Ar atomları yerleşmiştir ve genel olarak atomların ayrıştığı gözlenmiştir.ArnKrm (n+m=13, 19, 23, 26) ikili atom yığınlarının termodinamik özelliklerini incelemek üzere, sıcaklığın fonksiyonu olarak ısı kapasitesi eğrileri Monte Carlo metoduyla hesaplanmıştır. Erime sıcaklığının, yığındaki Ar sayısının artışı ile azaldığı gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, the structural and thermodynamical properties of ArnKrm (n+m=13, 19, 23, 26) binary clusters have been investigated. The clusters were modeled classically using pairwise additive Lennard-Jones potentials. Low energy structures of mixed Ar-Kr Lennard-Jones clusters were investigated using a newly developed parallel Monte Carlo minimization algorithm with specific exchange moves between particles or trajectories. Putative global minima for Ar13-nKrn, Ar19-nKrn, Ar23-nKrn and Ar26-nKrn clusters have been investigated for all compositions. We obtained icosahedra structure for 13-atom, double icosahedra for 19-atom, triple icosahedra for 23-atom and polyicosahedra for 26-atom Ar-Kr binary clusters. For all binary clusters, the global minimum structure of the clusters did not change with the compositions. The structural stability of binary cluster was obtained with the analysis of second difference in energy and excess energy calculations. The central cite always occupied by an Ar atom and in general the segregation is observed.In order to investigate the thermodynamical properties of ArnKrm (n+m=13, 19, 23, 26) binary clusters, the heat capacity curves as a function of temperature were calculated using the Monte Carlo methods. It is obtained that, the melting temperature decrease with the increase of Ar content in the cluster.