İkili metal atom yığınlarının yapısal ve dinamik özelliklerinin monte carlo ve moleküler dinamik simülasyon yöntemiyle incelenmesi
Investigation of structural and dynamical properties of binary metal atom clusters via monte carlo and molecular dynamic simulation methods
Yazar: ALİ KEMAL GARİP
Danışman: DOÇ. DR. HAYDAR ARSLAN
Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Erime = Melting

Özet:
Pd-Co nanoalaşım yığınlarının detaylı teorik bir çalışması, atomlar arası etkileşmeler Gupta çok cisim potansiyel enerji fonksiyonu ile modellenerek yapılmıştır. PdnCon (n=3-75), PdnCom (n+m=34), PdnCom (n+m=38) ve PdnCom (n+m=40) ikili metal atom yığınlarının tüm kompozisyonları için en düşük enerjili yapılar Genetik Algoritma kullanılarak elde edilmiştir. Bu yapıların kararlılıkları, Global Minimum yapıları ile birinci izomer yapılarının enerji farkları, excess (fazlalık) enerji ve ikinci fark enerji hesaplamaları yapılarak incelenmiştir.Niteliksel olarak daha üst seviye teorilerin (yani Yoğunluk Fonksiyonel Teori (DFT)) sonuçlarını taklit edebilmek amacıyla Pd-Co Gupta parametreleri üç farklı yöntemle değiştirilerek, Pd-Co nanoalaşımlarının (34 ve 38 atomlu tüm kompozisyonlar) enerji ve yapıları Genetik Algoritma optimizasyon tekniği kullanılarak çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar Yoğunluk Fonksiyonel Teorisinin (DFT) sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. PdnCon (n=4-75), PdnCom (n+m=34), PdnCom (n+m=38) ve PdnCom (n+m=40) nanoalaşımlarının dinamik özellikleri, Gupta çok cisim potansiyel enerji fonksiyonu kullanılarak Moleküler Dinamik simülasyonları ile incelenmiştir. Ortalama kalorik eğriler dikkate alınarak nanoalaşımların erime sıcaklıkları belirlenmiştir. Pd27Co27 ve Pd73Co73 nanoalaşımları, 1:1 kompozisyonlu yığınlar arasında en yüksek erime sıcaklıklarına sahiptir. Bazı kararlı yığınların radyal dağılımları, kalorik eğriler boyunca farklı sıcaklıklarda incelenmiştir.34, 38, ve 40 atomlu Pd-Co nanoalaşımları için yapılan Moleküler Dinamik simülasyonları sonucunda, erime süreci boyunca ziyaret edilen izomerlerin bir histogramı hazırlanmıştır. Erime bölgesi ve tüm kalorik eğri boyunca olan izomerler karşılaştırılmıştır.

Abstract:
A detailed theoretical study has been made of Pd-Co nanoalloy clusters, with the interatomic interactions modelled by Gupta many-body potential energy function. For all compositions of PdnCon (n=2-75), PdnCom (n+m=34), PdnCom (n+m=38) and PdnCom (n+m=40) clusters, lowest energy structures have been obtained by a Genetic Algorithm. We?ve investigated the stabilities of these structures calculating energy difference between the Global Minimum and first isomer structures, excess energy and second difference energy.Three modification of Pd-Co Gupta parameters have been studied in order to reproduce the results observed higher levels of theory (e.g. Density Functional Theory), qualitatively. The energetics and structures of Pd?Co nanoalloys (all compositions for 34- and 38- atoms) have been studied using a Genetic Algorithm Global Optimization technique with the modified Gupta empirical potential parameters. Our results were compared with the results of Density Functional Theory. Dynamical properties of PdnCon (n=4-75), PdnCom (n+m=34), PdnCom (n+m=38) and PdnCom (n+m=40) nanoalloys have been investigated by Molecular Dynamics simulations using the Gupta many-body potential energy function. The melting points of nanoalloys have been determined considering the averaged caloric curves. Pd27Co27 ve Pd73Co73 have the highest melting points among 1:1 compositions of Pd-Co nanoalloys. We?ve investigated the radial distributions of some stable clusters for different temperatures along caloric curves.As a result of Molecular Dynamics simulations for 34, 38 and 40-atom Pd-Co nanoalloys, we?ve prepared the histograms of visited isomers through melting process. We?ve compared the isomers in the range of melting region and whole caloric curves.