Manyetik nano atom kümelerinin moleküllerle ve yüzeyle etkileşmesinin yoğunluk fonksiyonel teori ile incelenmesi
The interactions between magnetic nano clusters and surface molecules by usi̇ng density functional theory are investigated
Yazar: AYŞE DEMİRKIRAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. OLCAY ÜZENGİ AKTÜRK
Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Platin atom kümelerinin elektronik özellikleri, yoğunluk fonksiyonel teori (YFT) kullanılarak genelleştirilmiş gradyent yaklaşımı ile gamma noktasında incelenmiştir. Platin kümeleri için, bağlanma enerjileri, manyetizasyonları, bağ uzunlukları, en yüksek dolu moleküler orbital enerjisi (HOMO), en düşük boş moleküler orbital enerjisi (LUMO), HOMO-LUMO fark (HLG) değerleri boyuta bağlı olarak hesaplandı. Ptn kümelerinin, atom sayısının artması ile birlikte 3 boyutlu yapıyı tercih ettiği gözlemlenlendi. Ptn atom kümelerinin elektronik özelliklerini belirleyebilmek için durum yoğunluğu hesabı da yapıldı.
H2 (Hidrojen) ve NH3 (Amonyak) molekülü tutunmuş platin atom kümeleri YFT kullanılarak genelleştirilmiş gradyent yaklaşımı ile incelendi. H2 ve NH3 tutunmuş platin atom kümelerinin tutunma enerjisi, HOMO, LUMO, manyetizasyon ve bağ uzunlukları, kararlı tutunma durumları için artan atom sayısına göre incelendi. Platin ile azot atomları arasında güçlü bir etkileşme bulundu. NH3 tutunmuş Pt14 atom kümesindeki NH3 molekülünde ayrışma gözlemlendi. H2 tutunmuş platin atom kümelerinin Pt3 atom kümesi dışındakilerin tümünde H2 molekülünün ayrıştığı bulunmuştur. Her bir H atomunun, farklı platin atomlarıyla bağ yapmayı tercih ettiği görünmektedir. NH3 ve H2 tutunmuş platin atom kümelerinde Fermi seviyesi yakınında, platinin d orbitalinin baskın olduğunu gözlemlendi. Platin atom kümelerinin metalik ve iletkenlik özelliklerinin NH3 ve H2 molekülleri tutunmasıyla değişmiştir. NH3 tutunmuş Pt2 atom kümesi yarı metalik özellik gösterebilir. NH3 ve H2 tutunmuş Pt atom kümelerinin HLG değerleri hesaplandı. H2 ve NH3 molekülünün Pt atomuna tutunmasında elde dilen sonuçlar gösteriyorki, Pt atomundan H atomuna yük geçişi ve Pt ve N atomları arasında kutuplanma meydana gelmiştir. Bu elde eldilen sonuçların Löwdin analizi ile uyumlu olduğu görülmüştür. MoSe2 tek tabakası ile Fe, Mn atomları arasındaki etkileşmeler incelendi. Fe ve Mn atomları tek tabakada Mo üzerinden bağlanmayı tercih etti.
Anahtar Kelimeler: Yoğunluk Fonksiyonel Teori, elektronik yapı, Ptn atom kümeleri, NH3 tutunması, H2 tutunması, MoSe2

Abstract:
The electronic properties of platinum clusters are investigated at gamma point by using density functional theory (DFT) within generalized gradient approximation. The size dependence of binding energy, highest occupied molecular orbital (HOMO), lowest unoccupied molecular orbital (LUMO), magnetization, and bond length values are calculated for platinum clusters. It is observed that Ptn clusters prefer to form 3D structures with increasing number of atoms., The electronic density of states is also calculated to explore the electronic properties of Ptn clusters.
The NH3 and H2 molecules adsorbed Ptn clusters are investigated by DFT calculations within generalized gradient approximation. The adsorption energy, highest occupied molecular orbital (HOMO), lowest unoccupied molecular orbital (LUMO), HOMO-LUMO gap (HLG), magnetization, and bond length values of H2 ve NH3 adsorbed platinum clusters are investigated as a function of atom number for the stable adsorption site . A strong interaction is found between Pt and N atoms. It is surprisingly observed that NH3 dissociation occurs at Pt14 cluster. We found that H2 molecule dissociates at different adsorption sites for all clusters except Pt3 cluster. Each of H atom seems to prefer to bound different Pt atoms. We see that d orbital of Pt is dominant near the Fermi level in NH3 and H2 adsorbed Ptn clusters. Metallic and conductivity properties of Ptn clusters change with adsorption of NH3 and H2 molecules.
NH3 adsorbed Pt2 cluster can show half metallic properties. HOMO-LUMO gap (HLG) values for NH3 and H2 adsorbed Ptn clusters are evaluated. The results also imply charge transfer from Pt to H atoms in H2 adsorbed Ptn clusters and apolarization between Pt and N atoms in NH3 adsorbed clusters. These results also comply with Lowdin analysis. The interactions between MoSe2 monolayer and Fe, Mn atoms are investigated. Fe and Mn atoms prefer to bound to Mo atom in MoSe2.
Keywords: Density functional theory, electronic structure, Ptn cluster, Ammonia adsorption, Hydrogen adsorption, MoSe2